（环境科学专业论文）全氟辛烷磺酸pfos对斑马鱼胚胎发育及成鱼的毒性效应研究.pdf

华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 a bs t r a c t i n c r e a s i n g l yw i d ea t t e n t i o nh a sb e e np a i dt oe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o no fp e r s i s t e n t o r g a n i cp o l l u t a n t s ( p o p s ) a n dt h e i re f f e c t so ne c o s y s t e m ，a n dm a n yc o m p o u n d sc l o s e l y a s s o c i a t e dw i t hh u m a nd a i l yl i f eh a v eb e e na d d e dt ot h em a n a g e m e n tc a t e g o r yo fp o p s i nr e c e n ty e a r s ，a n dp e r f l u o r o o c t a n es u l f o n a t e ( p f o s ) i sa ni m p o r t a n tm e m b e ro ft h e m i nt h ep r e s e n tw o r k ，b a s e do nt h ep o l l u t i o ns t a t u sa th o m ea n da b r o a d ，z e b r a f i s h ( d a n i o r e r i o ) w a ss e l e c t e da st a r g e to r g a n i s m ，a n dv a r i o u sg r o w t h ，d e v e l o p m e n ta n dp r o p a g a t i o n b i o m a r k e r so ff i s hw e r ei n t r o d u c e dt os t u d yt h et o x i c i t ye f f e c t so fp f o so nt h eg r o w t ho f f i s ha n di t sp o t e n t i a lt o x i c i t ym e c h a n i s m r e s u l t so fe m b r y o n i ce x p o s u r ee x p e r i m e n ts h o w e dt h a to 5 m g lp f o sc o u l d i n c r e a s et h em o r t a l i t y , d e c r e a s et h eh a t c hr a t ea n dh e a r tr a t e ，a n di n d u c ed e v e l o p m e n t a l a b n o r m a l i t i e so fe m b r y o s p e r f l u o r o o c t a n o i ca c i d ( p f o a ) ，a sa n o t h e rr e p r e s e n t a t i v e s u b s t a n c ei nt h ef a m i l yo ff l u o r i n a t e do r g a n i cc o m p o u n d s ，i t sa c u t et o x i c i t yw a s s i g n i f i c a n t l yl e s st h a np f o s r e s u l t so fa d u l tf i s he x p o s u r ee x p e r i m e n ts h o w e dt h a tt h ed e t e r m i n a t i o no fp f o s a c c u m u l a t i o ni nf i s hb o d yi n d i c a t e dn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nm a l ea n df e m a l e z e b r a f t s h ，b u tt h er e s i s t a n c eo fm a l e st op f o sw a sd i s t i n c tf r o mt h a to ff e m a l e s ，a n d m a l e sw e r em o r es e n s i t i v et h a nf e m a l e s ；a f t e ra d u l tz e b r a f i s hw e r ee x p o s e dt o0 ，0 1 ，0 5 ， 1a n d2 m g lp f o sf o r7 d ，r e s u l t so fp a r a f f i ns e c t i o na n ds c a n n i n ge l e c t r o nt e l e s c o p e r e v e a l e dt h a tp f o sc o u l di n d u c eo b v i o u sl e s i o n so fs e v e r a lo r g a n si n c l u d i n gt h eg i l l ， i n t e s t i n e ，l i v e ra n dg o n a d ，a n dt h ed e g r e e so ft h e s el e s i o n sh a do b v i o u sd o s e - e f f e c t r e l a t i o n s h i p ，a n dt h el e s i o n sw e r ed i f f e r e n tb e t w e e nm a l e sa n df e m a l e s ；f u r t h e r m o r e ， s e v e r a li n d e x e so fo x i d a t i v es t r e s se n z y m es y s t e mi nt h el i v e ro fz e b r a f i s hw e r e d e t e r m i n e d ：s u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) ，m a l o n d i a l d e h y d e ( m d a ) ，g l u t a m i cp y r u v a t e t r a n s a m i n a s e ( g p t ) ，g l u t a t h i o n er e d u c t a s e ( g r ) a n da n t i - s u p e r o x i d ea n i o nf r e er a d i c a l ， a n dt h er e s u l t ss h o w e dt h a tw h e nz e b r a f i s hw e r ee x p o s e dt om i d d l ea n dl o w c o n c e n t r a t i o n so fp f o s ( 0 5 一lm g l ) ，t h ea c t i v i t i e so fs o d ，g p ta n dg rw e r e s i g n i f i c a n t l yr a i s e d ，c o n t e n t so fm d aa n da n t i - s u p e r o x i d ea n i o nf r e er a d i c a lt e n d e dt o i n c r e a s e ，b u th i g hc o n c e n t r a t i o no fp f o s ( 2 m g l ) c o u l dd e p r e s st h ee n z y m ea c t i v i t i e so f o x i d a t i v es t r e s se n z y m es y s t e ma n dc r e a t i o n so fr e l e v a n tp r o d u c t s ；t h er e s u l t so fr e a l t i m e p c rs h o w e dt h a tt h et r a n s c r i p t i o nl e v e l so fs o m er e p r e s e n t a t i v eg e n e si nc y p 4 5 0 e n z y m es y s t e mi nm a l e s l i v e rs i g n i f i c a n t l yd i f f e r e df r o mf e m a l e s ；p f o sc o u l da l s o i n d u c e de x p r e s s i o n so fr ca n dv t gi nt h el i v e r ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tp f o sw a sl i k e l yt o i n d u c ee d e m a sa n dh a dp o t e n t i a le s t r o g e n l i k ee f f e c t s ；r e s u l t so fc y t o t o x i c i t ye x p e r i m e n t 2 坐主奎些奎兰三竺竺昼堡兰兰垡笙兰 一一 一一一 o fm c f 7 ，h e l aa n dh e p g 2a p p r o v e d i t se s t r o g e n - l i k ee f f e c t s ，b u ti t s e n d o c r i n e d i s m p t i n ge 虢c t sa n dp o t e n t i a lm e c h a n i s m sn e e d e df u r t h e rr e s e a r c h t h es i 鲥6 c a n t d i 行e r 饥c e so ft h e s ei n d e x e sa n dg e n ee x p r e s s i o n sb e t w e e nm a l ea n df e m a l ez e b r a f i s h w e r ep r o b a b l yo n eo ft h ei m p o r t a n tm e c h a n i s m so f t h e i rd i f f e r e n tr e s i s t e n c et op f o s i nc o n c l u s i o n ，t h i ss t u d ys y n t h e t i c a l l ye v a l u a t e dm u l t i p l e t o x i c i t y e f f e c t sa n d p o t e n t i a lm e c h a n i s m so fp f o si nz e b r a f i s hb ym e a n so fe m b r y o n i cd e v e l o p m e n t a l t o x i c i t ye x p 丽m e n t a d u i tf i s ha c u t ee x p o p s u r ee x p e r i m e n t a n dc e l lm o d e l si nv i t r o ，w l t h h i s t o p a t h 0 1 0 9 ya n ds e v e r a li n d e x e so f o x i d a t i v es t r e s se n z y m es y s t e m ，c y p 4 5 0e n z y m e s v s t e i i la i l dv t ge t c ，a n dp r o v i d e ds c i e n t i f i ce v i d e n c ef o re v a l u a t i o no f i t se c o l o g i c a l s a f e t y k e yw o r d s ：p e r f l u o r o o c t a n e s u l f o n a t e ； p r o l i f e r a t i o n ；e s t r o g e n l i k ee f f e c t s z e b r a f i s h ；h i s t o p a t h o l o g y ；b i o m a r k e r ；c e l l 3 华中农业人学2 0 0 9 届硕士学位论文 英文缩略词表 4 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 否如需保密，解密时间年 月 日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：嘏矸 帆弘7 年多月7 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 即涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 学位论文作者签名：t 导师签名： 强趁 签名日期：1 年占月7 日 签名日期： 呷年6 月莎日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文 第一章前言 2 0 世纪6 0 年代美国海洋生物学家蕾切尔卡逊撰写了寂静的春天( s i l e n c e s p r i n g ) ，在书中阐述了杀虫) 瞢i j d d t 对生态环境所造成的危害，以及其它环境污染物 对整个生态系统所可能造成的危害，首次引起了全世界人民对环境污染问题的共同 关注，环境保护从而成为政府职能部门及普通大众所关心的广泛议题( 李建政， 2 0 0 6 ) 。在过去的几十年中，随工业的迅速发展，全球化学品的种类和生产数量正在 迅猛的增加。在工业生产和使用过程中，它们被越来越多地释放到自然环境中，其 对生态环境和人类健康的危害日益加重，人们对这些化学品的警惕性也在不断提高， 其中以持久性有机污染物( p e r s i s t e n to r g a n i cp o l l u t a n t s ，p o p s ) 为代表的一类化合物最 受瞩目，虽然目前已有大量文献报道p o p s 的环境行为及可能产生的危害，但其中经 过安全性评价的不足1 0 ，人们对其潜在的生态环境效应仍知之甚少，为此研究持 久性有机污染物的生态毒性，对于这类化学品的生态风险评价具有重要意义f 纽曼和 昂格尔，2 0 0 7 ) 。 1 持久性有机污染物的主要特征及研究进展 1 1 持久性有机污染物的定义、种类与来源 1 1 1 持久性有机污染物的定义及种类 持久性有机污染物是一类具有毒性，易于在生物体内富集，在环境中能够持久 存在，且能在环境中进行长距离迁移，对人类健康和生态环境造成严重影响的有机 化学污染物质( v a l l a c ke ta 1 ，1 9 9 8 ) 。一般来说，p o p s 包括以下三大类：农业用化学品， 工业用化学品，以及工业过程和固体废弃物焚烧过程中所产生的副产物。 p o p s 公约是在联合国环境规划署( u n e p ) 主持下，为了推动p o p s 的淘汰和削减、 保护人类健康和生态环境免受p o p s 的危害，国际社会于2 0 0 1 年5 月2 3 日在瑞典首都 共同缔结的专门环境公约，其全称是关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约。 此公约的成功签署，被认为是继巴塞尔公约、鹿特丹公约之后，国际社会在 有毒化学品管理控制方面迈出的极为重要的一大步。斯德哥尔摩公约旨在减少或 消除持久性有机污染物的排放，保护人类健康和生态环境免受其危害。2 0 0 1 年5 月， 包括中国在内的9 0 多个国家的代表在斯德哥尔摩签署了旨在禁止和限制1 2 种p o p s 的生产和使用的公约。这1 2 7 - f i 物质包括9 种有机氯杀虫剂艾试齐l j ( a l d r i n ) 、狄试 齐l j ( d i e l d r i n ) 、异狄试齐l j ( e n d r i n ) 、氯丹( c h l o r d a n e ) 、滴滴涕( d d t ) 、七氯( h e p t a c h l o r ) 、 灭蚁灵( m i r e x ) 、毒杀芬( t o x a p h e n e ) 、六氯化苯( b h c ) ，和3 类工业生产及其副产物一 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 多氯联苯( p c b s ) 、多氯代二苯并二嗯英( p c d d s ) 和多氯代二苯并呋喃( p c d f s ) 。公约 规定，各缔约方应采取必要的法律和行政措施，消除或限制p o p s 的有意生产和使用， 并对这类p o p s 的进出口进行严格管制；应采用最佳可行技术和最佳实践在内的措 施，持续减少并在可行情况下最终消除可能无意生产排放的p o p s ，以安全、有效和 环境无害化的方式，管理p o p s 的库存和处置含有p o p s 的废物。除上述基本控制义务 外，公约还规定了几项常规性义务，包括制定并努力执行旨在履行本公约各项义务 的国家行动计划；指定国家信息联络归口机构；提供公众宣传和教育，促进公众对 防治p o p s 意识的提高；开展研究、开发和监测；各缔约方应向缔约方大会汇报；建 立成效评估机制等。 目前，p o p s 的巨大危害和淘汰、削减的必要性已成为国际社会共识。截至2 0 0 6 年6 月底，已有1 5 1 个国家或区域组织签署了p o p s 公约，其中1 2 6 个已正式批准该公 约，公约已于2 0 0 4 年5 月1 7 日正式在全球生效。我国是p o p s 公约的正式缔约方，是 2 0 0 1 年5 月2 3 日首批签署公约的国家之一。2 0 0 4 年1 1 月1 1 日，公约已正式对我国生效。 中国政府已建立了以国家环保总局牵头、1 1 个相关部委参与的国家p o p s 履约协调机 制，并己在机构建设、能力加强、技术示范、公众意识加强等方面开展了一系列扎 实有效的履约工作。国家环保总局斯德哥尔摩公约履约办公室为该协调机制的日常 办事机构。 1 1 2 持久性有机污染物的来源 目前全球已合成的人工化学品超过1 0 0 0 万种，每年仍有约1 0 万余种的新的人工 化学品被合成，它们在生产、运输、销售与使用等多个环节中，均有可能被人类有 意或无意地释放到环境中。 斯德哥尔摩公约中明确规定的国际社会需要控制的持久性有机污染物，主 要来自人类许多无意识的生产活动，如多种化工生产的杂质与副产物，生活垃圾和 工业垃圾的焚烧，金属表面加工与熔炼，纸浆的漂白过程与车辆尾气的排放等。总 的来说，p o p s 的来源可归纳为四大方面：( 1 ) 2 1 2 业：城市i q k _ 三废的排放使污染物积 累，如焦化厂和加压煤气化工艺废水中的苯并( a ) 芘( b a p ) 等十余种多环芳烃类 ( p a h s ) ，合成染料中的联苯胺、偶氮染料、对氯苯胺等许多致突变物和致癌物，电 器产品中的多氯联苯( p c b s ) 和多溴联苯醚( p b d e s ) 。美国环境保护署( e p a ) 确定二噫 英类( t c d d ) 主要来自燃烧和焚化、化学品制造、工业城市废弃物处理及含t c d d 再 生资源的利用。国内许多水系因受周边企业不同程度的污染，水中有机提取物种类 高达1 3 5 署 ，主要以烷烃、杂环类、有机硝基化合物、有机酸类、多环芳烃类、胺类 及酚类为主。( 2 ) 农业：有机氯农药难降解，高残留，在食品和环境中仍可检出残留 ( s o l i m a n ，2 0 0 1 ) 。苯氧酸型除草剂、杀虫剂的使用，使t c d d 在土壤中的残留增加。 ( 3 ) 交通：汽车尾气的排放会产生多种有机污染物，柴油车尾气碳烟颗粒冷凝物样品 曾检出1 4 4 种有机物及其同分异构体，4 1 种多环芳烃类( p a h s ) ，主要为有机酸、有机 碱、极性化合物、醛类、二嗯英类、多环芳烃类。l i p n i a k 等人( 1 9 9 4 ) 报道g a c k o u 各 6 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 交通干线及钢铁厂周围土壤中含荧蒽( f l u o r a n t h e n e ) 、b a p 等p a h s ，其含量达 8 0 0 眺g ( 干燥土壤) 。( 4 ) 生活：城市采暖季节燃料的燃烧、民用燃气、厨房烹调和 烟草烟气中含有p a h s 。香烟侧流烟雾颗粒物中曾检出1 2 3 种有机物及其异构体，含 有较多的多环芳烃，含氮、氧的杂环化合物，苯酚等酚类化合物；含氯( 如聚氯乙烯 塑料) 的生活垃圾和医院废弃物的焚烧会产生二嗯英；饮水氯化消毒会产生副产物卤 代烃类，其中3 氯4 ( 二氯甲基) 5 一羟基2 ( 5 氢) 呋哺酮( m x ) 为强致癌物，在饮水氯化 消毒副产物总的致突变性中占2 0 5 0 ( l e b e t k i ne la l ，2 0 0 2 ) 。 1 2 持久性有机污染物的性质 由p o p s 的定义可知，在环境中降解缓慢、滞留时间长、可沿食物链逐级放大、 具有高生物毒性并可在环境中远距离迁移，是p o p s 几个基本的特性。正因为如此， 存在于大气、水、土壤内的低浓度p o p s 物质能通过食物链对处于高营养级的生物或 人类健康造成损害，并可通过“蒸馏效应”或“蚱蜢跳效应”转移到地球的绝大多数地 区，引起全球范围内的环境污染( 叶常明，1 9 9 7 ；a d e y e y ea n do s i b a n j o ，1 9 9 9 ；c a r r e r a 甜a l ，2 0 0 1 ；f i e d l e r , 1 9 9 6 ：f i s ke ta 1 ，2 0 0 1 ；g r i m a l te ta 1 ，2 0 0 4 ；w e b e ra n dg o e r k e ， 2 0 0 3 ) 。 1 2 1p o p s 的持久性 持久性是p o p s 物质的一个重要特征，由于其化学结构稳定，在自然界中p o p s 难以发生化学降解、光降解或被生物体代谓十降解，一旦排放到环境中，就可以在环 境介质中存留数年甚至数十年或更长的时间( c a r r e r ae ta l ，2 0 0 1 ；f i s ke ta l ，2 0 0 1 ； t i t t l e m i e re ta l ，2 0 0 2 ；v a ne ta l ，2 0 0 1 ) 。例如，2 ，3 ，7 ，8 一四氯代二苯并二唿英 ( 2 ，3 ，7 ，8 t c d d ) 在土壤中的半衰期一般为1 0 年，在底泥中的半衰期为9 9 年至1 j 9 8 年； 其同系物2 ，3 ，7 ，8 四氯代二苯并呋哺( 2 ，3 ，7 ，8 t c d f ) 同样具有很强的持留性，且在底泥 中的半衰期长达6 1 年之久( g e y e re ta l ，2 0 0 0 ) ；此外，多氯联苯类化合物在大气中的 半衰期约为3 天到1 4 年，在水相中约为6 0 天到2 7 3 年，在土壤和沉积物中约为2 9 6 年 到3 8 年，在人体内的半衰期约为7 年( f i e d l e r , 1 9 9 6 ；s i n k k o n e na n dp a a s i v i r t a 2 0 0 0 ) 。 1 2 2p o p s 的生物富集 p o p s 很容易在生物体内累积，并通过食物链逐级放大，在高级消费者中成千上 万倍地累积，产生所谓的生物放大效应。其中，化合物本身的性质，如卤素原子取 代的位置和其取代的数目等均可影响化合物在环境中及动物体中的代谢速率 ( v a l l a c ke ta 1 ，1 9 9 8 ) ；生物体在食物链中的位置、生物的摄食方式、生物体内代谢酶 的特征差异、外源化合物在生物体内的输运方式与途径等，也同样能影u l f i j p o p s 在生 物体内的累积( u se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y , 19 9 6 ；p o r t i e ra n db e l l ，l9 9 8 ； w e a v e re ta 1 ，19 9 8 ；w e b e ra n dg o e r k e ，2 0 0 3 ) 。 7 华中农业大学2 0 0 9 届硕上学位论文 1 2 3p o p s 的高生物毒性 p o p s 物质在低浓度时也会对生物体造成伤害，例如，二噫英类物质中最毒者的 毒性相当于氰化钾的1 0 0 0 倍以上，号称是世界上最毒的化合物之一，每人每日能容 忍的二嗯英摄入量为1 皮克千克体重，二噫英中的2 ，3 ，7 ，8 t c d d 只需几十皮克就足以 使豚鼠毙命，连续数天施以若干皮克千克体重的喂量能使孕猴流产。p o p s 物质还具 有生物放大效应，可以通过生物链逐渐积聚成高浓度，从而造成更大的危害。 1 2 4p o p s f l ( 远距离环境迁移能力 p o p s 可以通过风和水流传播很远的距离。p o p s 物质一般是半挥发性物质，在室 温下就能挥发进入大气层。因此，它们能从水体或土壤中以蒸气形式进入大气环境 或者附在大气中的颗粒物上，由于其具有持久性，所以能在大气环境中远距离迁移 而不会全部被降解，但半挥发性又使得它们不会永久停留在大气层中，它们会在一 定条件下又沉降下来，然后又在某些条件下挥发。这样的挥发和沉降重复多次就可 以导致p o p s 分散到地球上各个地方。由于这种性质，p o p s 容易从比较温暖的地方迁 移到比较寒冷的地方，像北极圈这种远离污染源的地方都发现了p o p s 污染。 1 3 持久性有机污染物的毒性效应及致毒机理 1 3 1 持久性有机物污染物的毒性效应 绝大多数p o p s 不仅对生物体具有致癌、致畸、致突变性，而且还能干扰生物的 内分泌系统，从而威胁到动物乃至人类的生存和繁衍( 刘征涛等，2 0 0 1 ；b e n t z e ne t a l ， 1 9 9 9 ；b e y e re ta 1 ，2 0 0 0 ；d o s e - r e s p o n s er e l a t i o n s h i p ，2 0 0 0 ；r e n n e r , 2 0 0 3 ) 。肝、肾 等脏器是p o p s 物质作用于人体的主要靶器官，同时p o p s 也可能对人体的神经系统、 内分泌系统、生殖系统等产生急性或慢性毒性作用，从而表现出相应的毒性效应 ( b o r g a e ta 1 ，2 0 0 5 ；m e n d o l a e ta l ，2 0 0 5 ；s o n n ee ta l ，2 0 0 5 ；w h i t c o m be ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 目前，已有明确证据表明二嗯英类化合物、多氯联苯、d d t 具有致癌。n ：( h a r d e l le ta l ， 2 0 0 3 ；p o r t ae ta 1 ，1 9 9 9 ；w e i s g l a s k u p e r u se ta 1 ，2 0 0 0 ) 。此外，多氯联苯等可抑制生 物体的发育，如美洲爪蟾在变态期受到污染，尾部吸收速率显著下降( d e v i t oe ta 1 ， 1 9 9 9 ) 。作为一种新型p o p s 类污染物，全氟辛烷磺酰基化合物可干扰实验动物脂肪酸 与肝脏脂肪酸结合蛋白的结合能力，影响脂肪酸的代谢，并且降低肝细胞各种酶的 活- 生( l u e b k e re ta 1 ，2 0 0 2 ) ；另有研究表明，全氟辛烷磺酸( p e r f l u o r o o c t a n es u l f o n a t e ， p f o s ) 可影响胚胎发育并具有生殖毒性和遗传毒性( g u r u g ee ta 1 ，2 0 0 6 ；l a ue ta 1 ， 2 0 0 6 ) 。 虽然大部分这些化合物在使用和大规模生产前，均进行过一定的毒性实验，但 局限于现有的技术手段和能力，不可能全面的评估这些化合物目前及将来会对环境 和生态系统造成何种的直接或潜在的危害。 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 1 3 2 可能存在的致毒机理 虽已有大量文献报道了p o p s 的环境行为及其生态毒性效应，但基于其存在形式 的复杂性，各种p o p s 的毒性作用机制仍并不是完全明确。一般来说，p o p s 物质通过 各种不同的途径进入生物体后，在生物体内可长时间缓慢地发挥作用。由于大部分 p o p s 能干扰生物的内分泌系统，产生内分泌毒性，因此p o p s 物质存在类似于内分泌 干扰物的作用机理，其作用方式与途径大体存在以下几种：( 1 ) 与激素受体结合而发 挥作用( k e l c ee ta 1 ，1 9 9 7 ；m a c g r e g o ra n dj o r d a n ，1 9 9 8 ；w e l l sa n dv a nd e rk r a a k ， 2 0 0 0 ) ；( 2 ) 与其它受体结合而发挥作用( n i c o l a s ，1 9 9 9 ；s h i l l i n ge ta 1 ，1 9 9 9 ) ；( 3 ) 非受 体途径( h o b b y e t a l ，2 0 0 0 ；k e l c ee t a l ，1 9 9 4 ) 。不同的化学物质因为结构的不同，其 对生物体的作用机理也存在较大的差异，因此我们有必要针对不同种类的p o p s 进行 相关机理的研究。所以，在弄清楚各类p o p s 致毒机理的基础上，我们还必须探索和 证实那些与人类生活息息相关的潜在污染物，以便人类能真正有效地利用和控制 p o p s 物质。 1 4 新型持久性有机污染物的发现及研究进展 目前除前述1 2 种优先控制的p o p s 类物质外，与人类日常生活息息相关的多种物 质也被列入p o p s 管理控制的范畴，其中包括被广泛添加到各类消费品中的溴化阻燃 齐t ( b r o m i n a t e df l a m er e t a n d a n t s ，b f r s ) ，作为杀虫剂、抗菌剂和防腐剂而被广泛使用 的五氯酚( p c p ) ，以及全氟辛烷磺酰基化合物，聚四氟乙烯纳米颗粒，一些药品和个 人护理用品( p h a r m a c e u t i c a la n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s ，p p c p s ) 等( 徐晓白，1 9 9 8 ； b i m b a u ma n ds t a s k a l ，2 0 0 4 ；c l e m e n t ，19 91 ；d e h ne ta 1 ，2 0 0 5 ；f a n ge ta 1 ，2 0 0 7 ； s i m o n s e ne ta 1 ，2 0 0 0 ；s j 6 d i ne ta 1 ，2 0 0 3 ；w h i t c o m be ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 全氟辛烷磺酸( p f o s ) 是众多全氟化合物家族( f l u o r i n a t e do r g a n i cc o m p o u n d s ， f o c s ) q h 的代表性物质之一。自从2 0 世纪5 0 年代工业化生产以来，它被广泛用于皮 棉制品、地毯防污剂、机械润滑剂、液压油、涂料、制冷剂、表面活性剂、纸制品 表面处理剂、泡沫灭火剂、农药和杀虫剂、医药品和化妆品等生产过程，还大量使 用于半导体等电子产品生产过程和化学镀膜领域( k e ye ta l ，1 9 9 7 ；r e n n e r ，2 0 0 1 ) 。 2 0 0 5 年1 1 月，持久性有机污染物审查委员会第一次会议提议将p f o s y u 入斯德哥尔 摩公约附件。2 0 0 6 年1 1 月，审查委员会第二次会议通过了p f o s 的风险评价报告， 使p f o s 成为新型p o p s 的一员。p f o s 和与p f o s 有关的物质可能在它们的整个生命周 期都在不断排放。它们可以是在生产时排放，在它们聚合成为- 7 中商业产品时，在 销售时及在工业和消费者使用时，还有在产品使用后废渣填埋处和污水处理厂都可 以排放( 3 m ，2 0 0 0 ) 。一旦通过污水处理厂排放出来，p f o s 就会部分吸附到沉积物和 有机物上，由于污水污泥的使用，大量p f o s 最后会存在于农业土壤中。因此，p f o s 的主要存在空间被认为是水、沉积物和土壤( r i k z ，2 0 0 2 ) 。数百种全氟化工产品在 9 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 环境中或在生物体内的最终降解产物之一为p f o s ( d i m i t r o ve ta l ，2 0 0 4 ) 。研究结果表 明，p f o s e p 使长期浸泡在强氧化剂溶液或在强酸溶液中煮沸也不会发生降解，并且 作为被人们新近认识的环境污染物之一，p f o s 具有一定的水溶性，广泛存在于各类 环境介质中( g i e s ya n dk a n n a n ，2 0 0 1 a ；s i n c l a i r e ta 1 ，2 0 0 6 ；郭睿等，2 0 0 6 ；金- a n 等，2 0 0 6 ) ，野生动物体内( k a n n a na n dg i e s y ，2 0 0 2 ) 和人体内( o l s e ne ta 1 ，2 0 0 3 ；i n o u e e ta 1 ，2 0 0 4 ：o l s e ne ta l ，2 0 0 5 ；k a r r m a ne ta 1 ，2 0 0 7 ) 。毒理学研究调查结果表明， p f o s 在动物体内吸收率高，具有蓄积性，能引起线粒体能量代谢障碍、脂肪代谢紊 乱、诱导过氧化物酶体、具有雄性生殖毒性( 范轶欧等，2 0 0 5 ) 和神经毒性( 李莹和金 一和，2 0 0 4 ) 等。p f o s 作为p o p s 家族的新成员，评价其对暴露对象的危险度，显得 尤为重要。 2 p f o s 对生物体毒性效应及其致毒机理的研究进展 2 1p f o s 的结构、来源与性质 p f o s 是一种全氟化阴离子( 如图1 ) ，具有长碳链，既具有防脂性，又具有防水性， 因此与p f o s 有关的物质在各种用途中作为表面活性制剂。正是很强的碳氟结合特性 使氟化物质具有持久性，这些物质的极端持久性使得它们适合于高温作业或与强酸 或强碱接触的作业。它们用途广泛，例如，纺织品和皮革制品、电镀、食品包装、 灭火器泡沫、地板打磨、牙科清洁剂、洗头剂、涂料和涂料添加剂、照像和照像平 版e ；p , b i j 行业及航空业的液压油。大量全氟化物降解以后可以形成p f o s ，这些物质称 为与p f o s 有关的物质。p f o s 和9 6 种与p f o s 有关的物质属于提名范围。所有这些物 质都足全氟辛烷基化合物大族系中的成员，其中也可以发现p f o s 的一些替代品。全 氟辛烷磺酸盐物质大族系中成员的分子式为c 8 f 1 7 s 0 2 y ，其中的y = o h 、金属盐或其 它盐类、卤化物、氨化物，以及包括聚合物在内的其他衍生物( e u r p e a nu n i o n ，2 0 0 6 ) 。 + o f 分予式：c s f t t s 0 3 分子疑： 5 0 6 1 ( 钾盐) 图1 全氟辛烷磺酸的钾盐结构式 f i g 1c h e m i c a ls t r u c t u r eo fp e r f l u o r o o c t a n e s u l f o n a t ep o t a s s i u m p f o s 的持久性极强。曾经在各种温度下和酸碱度下对p f o s 进行水解作用研究， 没有发现有明显的降解，p f o s 的半衰期被确定为超过4 1 年。鉴于p f o s 在所有已进 行的测试中体现出极强的抗降解性，采用计算模型程序计算得出p f o s 大气半衰期为 1 1 4 天，估计p f o s 的间接光解半衰期超过3 7 年( o e c d ，2 0 0 2 ) 。另外还在富氧和绝氧 1 0 华中农业大学2 0 0 9 届硕士学位论文 的条件下对p f o s 的生物降解进行了评估，但没有出现明显的降解作用。与许多持久 性有机污染物的情况相反，p f o s 在脂肪组织中不会累积起来。这是因为p f o s 既具 有疏水性，又具有疏脂性。相反，p f o s 依附于血液和肝脏中的蛋白质。大鳍鳞鳃太 阳鱼( l e p o m i sm a c r o c h i r u s ) 整条鱼的运动生物富集系数被确定为2 7 9 6 ( 3 m ，2 0 0 2 ) ，在 另一次研究中，虹鳟鱼( o n c o r h y n c h u sm y k i s s ) 的肝脏和血桨中的生物富集系数分别被 估计为2 9 0 0 和3 1 0 0 ( m a r t i ne ta l ，2 0 0 3 ) 。对各地的主要食肉动物的数据的监测表明， p f o s 的含量很高，而且表明p f o s 具有很高的生物累积和生物放大的特性。在北极 熊肝脏里测量到的p f o s 的浓度超过了所有其他己知的各种有机卤素的浓度( m a r t i n e ta 1 ，2 0 0 4 a ) 。各种哺乳动物、鸟类和鱼类的生物放大系数在两个营养层次之间从 2 2 1 6 0 不等。全氟辛烷磺酸钾盐的已知蒸汽压力为3 3 1 1 0 4 帕。由于这种蒸汽压力 和较低的空气水分离系数( 4 0 0 0 n g g ) 。北极熊体内p f o s 浓度是所有其他全氟烃基物质浓度的5 1 0 倍，并且也高 于以前报道的其他存在于北极熊脂肪内的持久性有机化学物( 如多氯联苯、氯丹或六 氯化苯) 浓度( m a r t i ne ta l ，2 0 0 4 a ) 。 在世界各地的鸟类体内都发现有p f o s 。在北美，大湖区的鹰、尼亚加拉河的野 鸭、魁北克北部的潜鸟、北极的海鸥及从加拿大迁徙到美国的物种( 如北卡罗来纳的 普通潜鸟) 都被发现体内含有p f o s 。加拿大或由加拿大到美国的迁徙物种( 如魁北克 北部的潜鸟) 体内的浓度经测量为从不可察觉到1 7 8 0 n g g ；大湖区周围和挪威北极区 的鹰、海鸥和鸬鹚血浆中p f o s 浓度范围在 4 0 0 0 n g g ) ，平均 北极熊，加拿大北极地区值为31 0 0 n g g ，超过其他所有单独有机卤 m a r t i ne ta 1 ，2 0 0 4 a 代物 北极狐，加拿大北极地屏 水貂，美国 河獭，美国 水貂，美国 秃鹰，美国 牡蛎，美国 鱼类，美国 海豚，美国 环斑海豹，北部波罗的淘 河鲈，瑞典 波的尼湾海豹，芬兰 鱼类，比利时河口 鲤鱼，美国大湖区 肝脏q p m s 浓度非常高( 6 1 1 4 0 0 n g g ) ，平 均值为2 5 0 n g g 肝脏中p f o s 浓度非常高( 4 0 - 4 8 7 0 n g g ) ，平 均值为1 2 2 0 n g g 肝脏q b p f o s 最大值为9 9 4 n g g ，平均值 为3 3 0 n g g 另一项水貂研究同样显示肝脏中p f o s 浓度 非常高( 1 2 8 0 - 5 9 5 0 0 n g ，平均1 8 0 0 0 n g g ) 血浆中p f o s 浓度非常高( 1 2 5 7 0 n g m 1 ) ，平 均值为5 2 0 n g m l 整体 p f o s 最大值为l o o n g g ，平均值 为6 0 n g g m a r t i ne ta 1 ，2 0 0 4 a g i e s ya n dk a n n a n ，2 0 0 1 d g i e s ya n dk a n n a n ，2 0 0 1 d k a n n a ne ta l ，2 0 0 5 g i e s ya n dk a n n a n ，2 0 01 b g i e s ya n dk a n n a n ，2 0 0 1 e 圭掌苎譬