手性污染物与环境安全

本文就手性污染物在生命过程中对映体的差异作了简要评述,分析了手性污染物对映体的毒性差异及机理.同时指出了手性污染物今后研究的发展趋势.     

利用毒代动力学模型研究氟虫腈在夹杂带丝蚓体内的手性选择性积累过程

农药的生物积累直接影响其毒性,但是手性农药在生物体内的选择性积累过程仍不明确.本文在恒定环境水浓度的条件下,开展手性农药氟虫腈的外消旋体及其对映体在底栖无脊椎动物夹杂带丝蚓体内的生物积累实验.在96 h和72 h的吸收和消除实验过程中,测定生物体内的氟虫腈的外消旋体和对映体浓度随时间的变化情况,构建毒代动力学模型,获取吸收和消除速率常数.结果表明夹杂带丝蚓对R-氟虫腈的生物浓缩因子(1981 L·kg~(-1)脂肪)比对S-氟虫腈(1748 L·kg~(-1)脂肪)更大.R-氟虫腈和S-氟虫腈的吸收速率常数相当,分别为311±11 L·kg~(-1)脂肪·h~(-1)和313±13 L·kg~(-1)脂肪·h~(-1),而R-氟虫腈的消除速率常数小于S-氟虫腈,分别为0.157±0.006 h~(-1)和0.179±0.008 h~(-1),因此相对较慢的消除是导致R-氟虫腈在夹杂带丝蚓体内更高生物积累的主要原因.研究说明毒代动力学参数可有效阐释手性外源物质在生物体内选择性积累的差异.     

手性污染物环境行为的对映体差异性

环境中手性污染物对映体选择性行为的研究历史不长 ,但由于手性化合物对映体生物活性的差异性 ,手性污染物在环境中的对映体选择性行为已愈来愈引起人们的关注。本文对近 10多年来手性污染物的环境行为研究进行全面评述     

氟虫腈对斑马鱼和小菜蛾毒性的手性选择性研究

手性农药分子的不同对映体在环境中的降解速率和对于生物的毒性可能存在很大的差异,因此拆分并使用对靶标生物毒性较高或对非靶标生物毒性较低的单一或浓缩的对映体配方可以有效地降低杀虫剂的环境风险.本文用手性柱拆分了一种广泛使用的手性农药,氟虫腈的两种对映体,研究了这两种对映体和消旋体对靶标生物小菜蛾和非靶标生物斑马鱼的急性毒性.结果表明氟虫腈对受试靶标和非靶标生物的毒性均无手性选择性,说明无法通过对氟虫腈进行手性拆分并使用单一对映体配方来降低氟虫腈的环境风险.这一结论间接支持了农业部新近出台的禁止氟虫腈用于防治农田害虫的政策.     

顺式和反式氯丹在家鸡体内的分布和转运

通过工业氯丹口服暴露实验,研究了顺式氯丹(CC)和反式氯丹(TC)在家鸡体内的吸收、代谢、排泄和在各个器官组织内富集的动态过程.分别测定了未暴露个体和一次性暴露后60、120、160、200、300、500、1000和2000min时脑、肝、肠、肌肉、皮、脂肪等组织和器官样品以及胃部和肠道残余物、排泄物中的氯丹含量.研究发现,暴露2000min后,95%以上的氯丹通过代谢途径被消除,只有少量氯丹通过排泄方式被消除;体内氯丹的消除满足一级反应动力学.研究还发现,在代谢过程中,反式氯丹快于顺式氯丹.另外,在吸收和代谢的过程中,有明显的手性特征,(+)-CC和(-)-TC更易被消除,但各个器官组织存在明显差异.     

土壤中两种手性有机氯农药的选择性降解研究

为了更深入的了解和阐释手性有机氯农药在土壤中的转化和环境归趋,采用实验室室内避光培养方法,研究了o,p＇-DDT及o,p＇-DDD 2种手性有机氯农药的外消旋体在水稻土厌氧培养体系和菜园土好氧培养体系中的选择性降解情况。为了更好的利用土壤中土著微生物的活性,我们选择了厌氧微生物比较丰富的水稻土和好氧微生物丰度比较高的菜园土来做培养实验。结果表明实验体系中o,p＇-DDT及o,p＇-DDD在水稻土和菜园土中的降解均没有明显的对映体选择性。这一结果与2种手性化合物不同对映体在自然环境中的含量普遍具有差异性有所不同,说明野外环境条件和室内模拟实验条件的差异会影响手性化合物的降解选择性。在2种体系中,o,p＇-DDT的降解速率均高于o,p＇-DDD的降解速率。这与以前的研究报道一致,DDD比DDT更难降解。通过2个体系的比较,发现DDT的降解速率在厌氧体系中高于好氧体系,而DDD的降解速率与之相反,好氧体系高于厌氧体系。这应该与DDT和DDD 2种化合物的化学结构及2种土壤中微生物群落的差异有关。对于厌氧体系中的2种水稻土,采自中山的水稻土中DDT的降解速率高于江门的水稻土,这应该与中山水稻土有机质含量高于江门的水稻土有关。有机质含量的高低直接反映了土壤中微生物的多少,进而会影响污染物的降解速率。研究发现本实验所用水稻土和菜园土总有机碳含量偏低可能是影响2种化合物的对映体无降解选择性的因素之一。此外,由于本研究采用缓冲溶液将pH 调控在中性,因此本文的土壤 pH 对降解选择性的影响仍有待进一步研究。本研究中好氧体系和厌氧体系对目标物的降解选择性无明显差异。     

手性农药对映体选择性环境行为的研究进展

目前使用的农药中有25%是手性的,手性农药的生物活性存在对映体差异性,其活性往往只存在于一个或少数几个对映体中,而手性农药的对映体在环境中的消解和归趋往往也有明显的不同,即一个手性化合物的不同对映体具有不同的毒性.只有在对映体水平上研究手性农药的环境行为,考察手性农药的归趋和生态效应,才能更准确的评估其生态风险性以及对人类健康的影响,对手性农药的合理使用也有较好的指导作用.文章综述了近年来国际上有机氯、芳氧基羧酸和酰胺、有机磷和菊酯等手性农药对映体选择性环境行为的研究进展.提出今后的研究方向是拓展手性农药的研究种类、研究深度和广度,对映体选择性的毒理学研究,手性稳定性和手性转化,选择性的机制与相关微生物和酶学研究等.     

手性污染物环境行为的对映体差异性

环境中手性污染物对映体选择性行为的研究历史不长，但由于手性化合物对映体生物活性的差异性，手性污染物在环境中的对映体选择性行为已愈来愈引起人们的关注。本文对近10多年来手性污染物的环境行为研究进行全面评述。     

高选择性手性酯酶产生菌的筛选及应用

从土壤中分离得到230株产酯酶菌株，经反复筛选，从中挑选出一株酶活及选择性均较高的菌株YQ231，该菌株所产酯酶能将外消旋的酯水解为手性醇（环戊烯酮），且该酶优先水解（R）-型酯。经生理生化试验鉴定，该细菌为不动杆菌属（Acinetobacter sp.）。研究了该菌株的产酶过程，结果表明：酶活在24h达最高值。同时研究了该菌株的催化特性，在反应12h时其转化率达48.8％，eep为92.3％，ees为70.3％。图3表2参9     

手性多氯联苯在电子垃圾拆解地鱼类体内的分布及累积规律

电子垃圾拆解活动已造成当地鱼类多氯联苯（Polychlorinated Biphenyls,简称PCBs）污染,但手性PCBs在鱼类体内的分布特征和选择性富集则较少有报道.本研究采集了广东省清远市龙塘镇某电子垃圾拆解区附近水塘的鱼类样品,研究鱼肉样品中手性PCBs污染水平、分布规律和对映体选择性.结果表明,在电子垃圾拆解区鱼肉样品中均检测到7种手性PCBs,总PCBs（ΣPCBs）含量为386.7~602.8 ng·g^-1（湿重）,证实当地鱼类已受到手性PCBs的污染.PCB45、PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB174在鱼类样品的对映体分数（EF值）与沉积物具有显著差异,表明这些手性PCBs在鱼类体内可能具有对映体选择性富集和代谢作用.不同种类的鱼肉样品中EF值不同,说明它们对PCBs的富集能力不同.鲮鱼、鲫鱼和乌鳢对PCBs的生物/沉积物富集因子（BSAF）分别为0.31~1.71、0.30~1.86和0.50~2.64.根据乌鳢/鲮鱼和乌鳢/鲫鱼食物关系计算的生物放大因子（BMF）范围分别为1.35~4.51和2.17~5.10,表明乌鳢对手性PCBs具有生物放大作用.