（环境科学专业论文）壬基酚（np）对微小小环藻的毒性及其生物降解研究.pdf

塑矍一一 畸形率均为1 0 0 ，细胞主要出现体积增大和内含物凸显的畸形特征：( 3 ) s o d 酶活的变化范围为0 3 - 1 3 9u ( m g r a i n ) 。在壬基酚浓度o 1 8 m 酣的试样中，随 培养时间延长，s o d 酶活降低：在其余的试样中，随培养时间的延长，s o d 酶活 先升高，随后降低。( 4 ) 小环藻对壬基酚具有一定的降解能力。经过1 9 2 h ，浓度 为0 1 4 m 鲋、0 1 8 m 酊和0 2 2 m g l 的壬基酚分别有3 7 7 、3 1 7 和6 5 被小 环藻降解。 关键词：烷基酚，壬基酚，微小小环藻，毒理，生物降解 l l 代晓康烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究， a b s t f a c t t o x i c i t yo fn o n y l p h e n o l a n di t sb i o d e g r a d a t i o n m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e n a m e ：d a ix i a o - k a n g s u p e r v i s o r ：a s s o p r o f l i uy u a b s t r a c t a l k y l p h e n o l s ( a p s ) ，b r e a k d o w np r o d u c t so fa l k y l p h e n o lp o l y e t h o x y l a t e s ( a i eo r a p e o s ) w h i c h a r ew i d e l yu s e ds u r f a c t a n t s ，h a v eb e e np r o v e dt oe x e r te s t r o g e n i ce f f e c t i nr e c e n ty e a r s ，a si n d u s t r yi sd e v e l o p i n ga tav e r yh i g hs p e e da n dt h ea m o u n to f d i s c h a r g e dp o l l u t a n t s i s g r o w i n g , c o n c e n t r a t i o n s o f a l k y l f i h e n o l s i n a q u a t i c e n v i r o n m e n tb e c o m eh i g h e ra n dh i g h e r a m o n ga l k y l p h e n o l s ，n o n y l p h e n o l ( n p ) ， w h i c hh a st h eh i g h e s tl e v e lo fc o n c e n t r a t i o ni nt h ee n v i r o n m e n t ，i st h em o s tn o x i o u s i t i si n c l u d e di nt h eb l a c k l i s to f1 2 9p r e f e r e n t i a lp o l l u t a n t sp u b l i s h e db ye n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na g e n c y ( e p a ) o fa m e r i c a a l g a ea r et h ep r i m a r yp r o d u c e ri na q u a t i c e c o s y s t e m t h e r ea r eag r e a tv a r i e t yo fa l g a ei nt h ee n v i r o n m e n ta n dt h e i rg e n e r a t i o n t i m ei ss h o r t a l g a ea r eg o o dk i n d so ft e s to r g a n i s m sf o rb i o a s s a y sb e c a u s et h ei m p a c t a s s e s s m e n to fc h e m i c a ls u b s t a n c e so i lm a n yg e n e r a t i o n so fa l g a eo nt h el e v e lo f p o p u l a t i o nc a nb eo b t a i n e di nas h o r tt i m ea n d t h ei n f l u e n c eo fc h e m i c a ls u b s t a n c e so n t h ep r i m a r yp r o d u c e r si na q u a t i ce c o s y s t e mc a nb er e f l e c t e db yt h er e s u l t s t h i sr e s e a r c hi sb a s e do nt h eb i o l o g i c a li n v e s t i g a t i o no ff u t i a nm a n g r o v e a so n e o ft h ed o m i n a n ts p e c i e s ，c y c l o t e l l ac a s p i a ( c c a s p i a ) w a si s o l a t e da n dp u r i f i e da st h e t e s to r g a n i s m t h e nn o n y l p h e n o lw a ss e l e c t e da st h et e s tc h e m i c a la n dt h et o x i c i t yo f n o n y l p h e n o lt occ a s p i aa n db i o d e g r a d a t i o no fn o n y l p h e n o lb ycc a s p i au n d e rt h e c o n d i t i o no fp u r ec u l t u r e sw a ss t u d i e d i nt h i sr e s e a r c h n o n y l p h e n o lw a ss e t t e di nt h e f o l l o w i n gf i v ec o n c e n t r a t i o n s ：0 1m 鲫，o 1 4m g 1 ，o 1 8m g n ，0 2 2m g n a n d0 2 6 m g h ， w i t ht h e9 5 h e c s o 0 1 8 r a g 1b e i n gt h ec e n t r e f i v ep a r a m e t e r sw e r es e l e c t e da st o x i c i t y 代晓康烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究 m a b s t r a c t i n d e x e s ：a l g a lg r o w i n gr a t e ，c o n t e n to fc h l o r o p h y l la ( c h la ) ，c e l l u l a rm o r p h o l o g y , a n d s u p e r o x i d ed i s m u t a s e ( s o d ) a c t i v i t y , a n dw e r ed e t e r m i n e de v e r y4 8hd u r i n gag r o w t h p e r i o d a tt h es a m et i m e ，t h ec u l t u r eo fa l g a ew i t ho 1 4m g l ，o 1 8m 鲋a n do 2 2m 酊 o fn pw a sc o l l e c t e de v e r y4 8h t h en a t u r a ld e g r a d a t i o na n db i o d e g r a d a t i o no fn p w e r ea l s oi n v e s t i g a t e da n dt h eb i o d e g r a d a t i o nr a t eo fn pw a sc a l c u l a t e d t h e nt h e k i n e t i ce q u a t i o n so fn p b i o d e g r a d a t i o nb ycc a s p i aw e r ee s t a b l i s h e d r e s u l t ss h o w e dt h a t ：( 1 ) t h e9 6 h - e c s oo fn pt oc c a s p i aw a so 1 8 _ + 0 0 2 r a g 1 i n t h er a n g eo fc o n c e n t r a t i o n ss e t t e di nt h i se x p e r i m e n t ，t h ea l g a lg r o w i n gr a t ea n dc h la c o n t e n t sd e c r e a s e d ，a n da b n o r m a l i t yr a t e so ft h ec e l l si n c r e a s e da sn pc o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e d ；( 2 ) w h e nn p c o n c e n t r a t i o nw a s0 2 2m g aa n d0 2 6m g a ，t h ea b n o r m a l i t y r a t e so ft h ec e i l sw e r eb o t h1 0 0 d u r i n g1 9 2 h ；( 3 ) t h em a i na b n o r m a lc h a r a c t e r i s t i c s o ft h ec e l l sw e r ee x p a n s i o no fv o l u m ea n dp r e s e n c eo fc e l li n c l u s i o n s o da c t i v i t y a r r a n g e df r o m0 3t o1 3 9u ( m g m i n ) i nt h et e s ts a m p l e so fw h i c hn pc o n c e n t r a t i o n w e r eg r e a t e rt h a no re q u a lt o0 1 8m 鲫，s o da c t i v i t yd e c l i n e da st h et i m ew e n to n ；i n o t h e rt e s ts a m p l e s ，s o da c t i v i t yi n c r e a s e df i r s ta n dt h e nd e c l i n e d ( 4 ) cc a s p i a a p p e a r e dt oh a v eac e r t a i nc a p a b i l i t yt od e g r a d en p t h eb i o d e g r a d a t i o nr a t e so fn pb y c c a s p i aw i t hi t si n i t i a lc o n c e n t r a t i o nb e i n g0 1 4 ，o 1 8 ，0 2 2 m g 1w e r e3 7 7 ，3 1 7 a n d6 5 a f t e r1 9 2h ，r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：a l k y l p h e n o l ( a p ) ，n o n y l p h e n o l p ) ，c y c l o t e l l ac a s p i a ，t o x i c i t y ， b i o d e g r a d a t i o n l v 代晓康 烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究 全文缩略词( l i s to fa b b r e v i a t i o n s ) 全文缩略词( l i s to f a b b r e v i a t i o n s ) 烷基酚 过氧化氢酶 化学需氧量 叶绿素a 微小小环藻 溶解氧 美国环保署 气相色谱 半效应浓度 壬基酚 不可见效应浓度 光密度 过氧化物酶 定量结构活性关系 超氧化物歧化酶 a l k y l p h e n o l ，a p c a t a l a s e ，c a t c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ，c o d c h l o r o p h y l la ，c h l a c y c l o t e l l ac a s p i a ，cc a s p i a d i s s o l v e do x y g e n ，d o e 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 ，e p a g a sc h r o m a t o g r a p h y ，g c m e d i a ne f f e c tc o n c e n t r a t i o n ，e c s o n o n y l p h e n o l ，n p n o0 b s e r v e de f 凫c tc o n e e n t r a t i o n ，n o e c o p t i c a ld e n s i t y ，o d p e m x i d a s e ，p o d q u a n t i t a t i v es t r u c t u r e - a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p ，q s a r s u p e m x i d ed i s m u t a s e ，s o d 代晓康 烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究， v 全文图列( l i s to ff i g u r e s ) 全文图列( l i s to f f i g u r e s ) 图卜1 壬基酚结构 f i g 1 - 1c o n f i g u r a t i o no fn o n y l p h e n o l ( n p ) 图卜2a p e o s 的生物降解 f i g 1 - 2b i o d e g r a d a t i o no f a p e o s 图2 - 1 实验流程图 f i g 2 - 1f l o w c h a r to ft h ee x p e r i m e n t s 图2 - 2 福田红树林采样布点 f i g ，2 - 2s a m p l i n gp o i n t si nf u t i a nm a n g r o v e 图3 - 1 平板涂布得到的藻落 f i g 3 1a l g a es p o t sa h m i n e db yp l a t es p r e a dm e t h o d 图3 2 平板涂布得到的藻斑近观 f i g 3 - 2 a m p l i f i e da l g a es p o t sa b m i n e db yp l a t es p r e a dm e t h o d 图3 - 3 微小小环藻的壳面观和环面观 f i g 3 _ 3v a l v ev i e wa n dg i r d l ev i e wo fc c a s p i a 图3 4 微小小环藻的分裂生殖 f i g 3 4p i s s i p a r i s mo fcc a s p i a 图3 - 5 藻类驯化结果 f i g 3 - 5d d m e s f i c a f i o ao fce a s p i a 图3 - 6 人工海水培养小环藻的生长曲线 f i 参3 - 6g r o w t hc u r v eo f cc a s p i ai na r t i f i c i a ls e a w a t e f 图3 7 天然海水培养小环藻的生长曲线 f i g 3 - 7g r o w t hc u r v eo fcc a s p i ai nn a t u r a ls e a w a t e r 图3 - 8 不同甲醇浓度下微小小环藻生长曲线 f i g 3 - 8g r o w t hc u f v e $ o f cc a s p i au n d e rd i f f e r e n tm e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n s 图3 - 9 不同壬基酚浓度下的微小小环藻生长曲线 f i g 3 - 9g r o w t hc u i v e so fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn pc o n c e n t r a t i o n s v i 代晓康 t 煽基黔对微小小耳藻的毒性及其生物降解研究 全文图列( l is to ff i g u r e s ) 图3 一l o 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的生长抑制率 f i g 3 1 0g r o w t hi n h i b i t i o nr a t e so fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 - 1 1 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的生长曲线 f i g 3 1 1g r o w t hc l l r v e so fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 一1 2 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的生长速率 f i g 3 1 2g r o w t hr a t e so fc c a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 3 不同浓度壬基酚作用下9 6 h 的微小小环藻的生长抑制率 f i g 3 1 3g r o w t hi n h i b i t i o nr a t e sa t9 6 ho fc c a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 4 不同浓度壬基酚作用下的微小小环藻的光密度值 f i g3 - 1 4o do fc c a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 5 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的叶绿素a 含量 f i g 3 1 5c h l ac o n t e n t so fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 6 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的畸形率 f i g 3 1 6r a t eo fa b n o r m a l i t yo fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 7 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的形态变化 f i g ，3 一1 7m o r p h o l o g yo fc c a s p i au n d e rd i f f e r e n tn pc o n c e n t r a t i o n s 图3 1 8 不同浓度壬基酚作用下小环藻细胞主要畸形特征的畸形辜 f i g 3 1 8 r a t e o f m a i na b n o r m a lc h a r a c t e r i s t i c so f c c a s p i au n d e r d i f f e r e m n p c o n c e n t r a t i o n s 图3 1 91 0 m g m l 标准蛋白曲线 f i g 3 1 9s t a n d a r dc n r v eo f1 0 m g m lp r o t e i n 图3 2 00 1 m m l g 标准蛋白曲线 f i g 3 - 2 0s t a n d a r dc u r v eo f0 i m m lp r o t e i n 图3 2 1 微小小环藻在不同浓度壬基酚作用下的s o d 酶活性 f i g 3 - 2 1s o da c t i v i t yo fcc a s p i au n d e rd i f f e r e n tn p c o n c e n t r a t i o n s 图3 2 2 壬基酚自然降解的实验结果 f i g 3 - 2 2p h y s i c a ld e g r a d a t i o no f n p 图3 2 3 壬基酚的生物降解率 f i g 3 - 2 3b i o d e g r a d a t i o nr a t eo fn p 代晓康 烷基酚对微小小环藻的毒性及其生糟陴筹研究 v i i 全文表列( i is to ft a b l e s ) 全文表列( l i s to f t a b l e s ) 表卜1 环境激素的分类 t a b l e1 - 1c l a s s i f i c a t i o no fe n v i r o u m e n t a lh o r m o n e s 表卜2 壬基酚对水生生物的急性毒性 t a b l e1 - 2 a c u t et o x i c i t yo fn o n y l p h e n o lt oa q u a t i ca n i m a l sa n dp l a n t s 表卜3 壬基酚含量的化学分析方法 t a b l e1 - 3a n a l y t i c a lm e t h o do fn pc o n c e n t r a f i o n 表2 - 1 野外实验参数选择与分析方法 t a b l e2 - 1p a r a m e t e r sa n da n a l y s i sm e t h o d so ff i e l de x p e r i m e n t s 表2 - 2 人工海水配方 t a b l e2 - 2c o m p o n e n t so fa r t i f i c i a ls e a w a t e r 表2 - 3f 2 培养基配方 t a b l e2 - 3c o m p o n e n t so ff 2c u l t u r em e d i u m 表3 一l 两采样点水样分析结果 t a b l e3 - 1a n a l y z e dr e s u l t so f i k v os a m p l i n gp o i n t s 表3 - 2 福田红树林近岸水域二样点藻类种类及密度组成 t a b l e3 - 2s p e c i e sc o m p o s i t i o na n dd e n s i t yo fa l g a ei nt w os a m p l e s i nf u t i a nm a n g r o v e 表3 - 3 壬基酚对微小小环藻毒性实验设置 t a b l e3 - 3e x p e r i m e n td e s i g n so fn pt o x i c i t yt occ a s p i a 表3 4 壬基酚作用下小环藻o d 和细胞浓度相关关系的分析 t a b l e3 - 4a n a l y s i so fr e l a t i o n s h i pb e t w e e no d a n da l g a lc e l ld e n s i t yu n d e rt h ee f f e c to fn p 表3 - 5 小环藻降解壬基酚的动力学方程的线性回归方程 t a b l e3 5e q u a t i o nl i n e a rr e g r e s s i o no fk i n e t i ce q u a t i o n so fn pb i o d e g r a d a t i o nb yc c m p 初 表3 - 6 小环藻生物降解壬基酚的动力学方程 t a b l e3 - 6k i n e t i ce q u a t i o n so fn pb i o d e g r a d a t i o nb yc c a s p i a v i i i 代晓康 t 烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究 第l 章前言 1 1 选题背景 1 1 1 问题的提出 第1 章前言 目前，很多有机物和若干重金属元素已被证明具有干扰生物内分泌的作用， 被确定为环境激素( e n v i r o n m e n t a l h o r m o n e s ) ( 见表1 1 ) “1 ， 蝴( a l k y l p h e n o l ， a p ) 就是其中一类广泛分布于环境中的具雌激素作用的有机污染物。 表i - i 环境激素的分类 t a b l ei - 1c l a s s i f i c a t i o no fe n v i r o n m e n t a lh o r m o n e s 名称具体分类举倒 农药类 工业化 合物类 除草剂 杀真菌剂 杀虫剂 熏蒸剂 树脂原料及增塑剂 表面活性剂降解物 绝缘油 防腐剂 阻燃剂 2 ，4 一二氯苯酚、五氯苯酚、除草醚等 六氯苯、杀菌酮、代森锌锰等 滴滴涕、六氯环己烷、马拉硫磷等 1 ，2 - - - - - 溴一3 一氯丙烷 双酚a 、邻苯二甲酸二环己酯、苯乙烯等 烷基酚 多氯联苯 三丁锡 多溴联苯 焚烧或焦化副产物二嚼英、苯并【a 】芘 重金属类 铅、镉、汞等 a p s 的结构式为烷基一苯 不- - o h 。其中含量最多雌激素作用最强烈的是壬基 酚( n o n y l p h e n o l ，n p ) ，约占8 0 ( 结构式见图卜1 ) ，它已于1 9 9 6 年被美国e p a 列入有毒优先物控制名单( t o x i cs u b s t a n c e sc o n t r o la c t ，t s c a ) 脚；日本环境省 将包括n p 在内的6 7 种物质作为“怀疑具有扰乱内分泌作用的化学物质”。1 ： 代晓康 烧善蔚对徽小小环藻的毒性及其生耨降解研究 第1 章前言 2 0 0 2 年，中科院水生所发现武汉东湖鱼类出现“雄鱼雌化”现象，初步分析其 因是湖水中含有的两大污染物酞酸酯和a p s “1 。因此，a p s 对生物的毒性及 其生物降解成为了近期的研究热点之一。 图卜1 壬基酚结构 f i g 1 - 1c o n f i g u r a t i o no fn o n l y p h e n o l ( n p ) a p s 的前趋物质是烷基酚聚氧乙烯醚( a l k y l p h e n o lp o l y e t h o x y l a t e s ，a p e s 或 a p e o s ) ，是由烷基酚与环氧乙烷按一定比例在碱催化下反应形成的，其结构式 为烷基一苯环一o ( c h 2 c h 2 0 ) o b ，属于合成洗涤剂中的非离子表面活性荆，广泛 应用于纺织、塑料、橡胶、日用化工、医药和造纸等行业，作为洗涤剂、乳化剂、 润湿剂、扩散剂、稳定剂、漂浮剂等。a p e o s 中壬基酚聚氧乙烯醚占8 0 一8 5 ，辛基酚聚氧乙烯醚占1 5 以上，十二烷基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙 烯醚各占1 。据统计，目前a p e o s 年产量已经达到5 0 万吨，用于工业产品占 5 5 ，公共卫生产品占3 0 ，家庭用品和个人保健用品占1 5 ”1 。年产量中的 6 0 最终进入了各类水体”1 ，然后逐渐分解为a p s 。 1 1 2 我国环境中烷基酚的暴露水平 对太湖水、江苏某农村土壤和上海市自来水中n p 含量的调查分析得到，太 湖水中的n p 含量平均为1 6 r a g 1 ，鱼肝、鱼脂和鱼肉中的n p 含量分别为太湖水 中n p 含量的3 7 5 、3 0 1 和2 l 倍：虾仁中的n p 为太湖水中n p 含量的1 0 8 倍； 贝肉中的n p 含量为太湖水中n p 含量的1 2 8 2 倍。江苏某农村土壤中 4 】1 9 5 m g & g ，自来水中n p 含量为0 9 9 0 5 6 m g k g “1 。对于重庆流域嘉陵 江和长江水环境中壬基酚污染状况调查得出，n p 的浓度在0 0 2 6 9 m g 1 8 1 。据 j o b l i n g 等人研究，n p 引起生殖异常的浓度阈值为l 眙刚。该结果得到欧美各国 的认可，作为制定环境标准的依据0 1 。根据以上数据，说明我国部分地区环境中 2 代晓康烷基酪对微小小环藏的毒性及其生物降解研究 第1 章前言 n p 的含量远远高于引起生殖异常的浓度阈值。 1 1 3 藻类在有机物生态毒理学研究中的地位 藻类作为水生生态系统的初级生产者，分布广泛，种类繁多，且个体细胞小， 世代时间短，可以在较短的时间内作出某化学物质对其许多世代及在其种群水平 上的影响评价，所得结果可以反映毒物对水体中初级生产者的影响情况“。许多 国家在化学品风险测试中选用藻类进行生物测试，并建立了多个藻类生物测试标 准方法u “。而且藻类对有机污染物的降解潜力不可忽视，尤其是对表层水中物质 的降解起着一定的作用。“蚓，故选择藻类做为受试生物。 本研究选择深圳福田红树林地区的优势藻种为实验藻种，选取a p s 中毒性最 强的n p 为受试化合物。研究在纯培养条件下n p 对实验藻种的毒性及其对n p 的 降解，考察藻类对n p 这类雌激素污染的生物修复能力，并对其降解动力学方程 的建立作初步的探讨。 1 2 烷基酚的理化性质 a p s 是由支链的烯烃或仲醇在酸催化下与苯酚经傅一克烷基化反应生成的以 对位取代为主的各种异构体的混合物，易溶于脂。其理化性质和毒性会随烷基与 苯环相连的位置、烷基的分支程度以及烷基链的长度而呈现有规律的变化。 a p s 中毒性最强的是n p ，其纯净物呈浅黄或略淡黄色，是易燃稠浓液体，有 药味，与氧化剂接触能引起燃烧和爆炸。在2 0 5 c 的水中溶解度仅为5 4 3 m g g ， 辛醇一水分配系数l g k o w 为4 4 8 ，蒸汽压为0 0 0 2 3 m m h g ，与强酸、腐蚀剂、异氰 酸酯、脂肪胺，氨基化合物不能配伍。易经皮肤被人体吸收，腐蚀眼睛、皮肤、 呼吸道，若吸入可引起迟发几小时的肺水肿，严重时有死亡危险“”。 1 3 烷基酚的生态毒理学效应 代晓康 烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究) 第l 章前言 i 3 1 研究方法 目前，有机物生态毒理学研究常用的方法有“5 ( 1 ) 毒理实验：研究一定时间内不同剂量有机物作用下，有机物对生物的 影响。主要分为急性、亚急性、慢性毒理实验、蓄积毒理实验和毒物联合毒理 实验。测试生物主要有小型哺乳动物( 鼠、兔、狗等) 和水生生物( 藻类、枝 角类、大型潘等) 。 急性毒理实验：研究的主要目的是观察急性中毒表现和经过，了解毒物 剂量和生物反应的关系，确定化学物质的毒性程度、剂量反应关系，测定毒物 的半效致死刑量。 亚急性毒理实验：研究受试生物在多次给以受试物时所引起的毒害作 用目的在于了解受试物有无蓄积作用，试验动物对该物质能否产生耐受性， 初步估计出现毒性作用的最小剂量和不出现毒作用的最大剂量，确定是否要进 行慢性毒性试验，并为慢性毒性试验选择剂量提供资科。 慢性毒性试验：观察测试生物长期摄入受试物产生的反应通过慢性毒 性试验，了解短期试验所不能测得的反应，确定最大无作用剂量，为制定环境 充许量提供依据。 蓄积毒理实验：研究测试生物对毒物的蓄积作用的大小及蓄积的主要器 官。 毒物联合毒理实验：研究多种有机物对生物的相加作用、协同作用、拮 抗作用、独立作用。 ( z ) 遗传毒理实验：主要用测试有机物是否能致畸、致癌、致突变，以及 研究有机物对动物的生长发育产生影响。例如：用果蝇体细胞致畸实验测试有 机物的致畸性；用长期诱癌实验测试有机物的致癌性；用鼠伤寒沙门氏菌回复 突变实验( a m e s 实验) 测试有机物的致突变性。 ( 3 ) 生殖毒理实验：研究有机物对生物的性器官、生殖细胞、繁殖情况的 影响。例如：研究有机物能否使大鼠胚胎枝芽细胞增殖。 4 代晓康烷蒸酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究 第l 章前言 ( 4 ) 行为毒理实验：研究在有机物的作用下，动物的一般状况( 如饮食、 体重) 、一般行为状态、神经及神经系统功能状态( 如抽搐、运动失调及自主反 应紊乱等) ，并进一步探究行为影响的特征及性质。 1 3 2 烷基酚生态毒理学的研究现状 1 3 2 1 烷基酚的毒性研究 根据e p a 的标准，n p 的毒性范围为1 7 - - 3 0 0 0 m g 1 ，属最高和很高毒性”1 。 许多学者做了大量的毒性实验，以研究a p s 对各种生物的毒性大小。其中，研究 最多的是n p 对水生生物的毒性大小。美国e p a 对以往的研究结果进行了总结( 见 表卜2 ) 1 ： 表卜2 壬基酚对水生生物的急性毒理 t a b l e i - 2a c u t e t o x i c i t y o f n o n y l p h e n o l t oa q u a t i c a n i m a l s a n d p l a n t s 1 3 2 2 烷基酚的雌激素作用研究 a p s 能对生物体产生雌激素作用，影响生物的生殖功能，是一种重要的内分 泌干扰物( 环境荷尔蒙) ，已被确认为一种典型的外源性雌激素( x c n o e s t r o g e n ) 1 8 o 代庇康烷基酚对徽小小环藻的毒性及其生物降解研究 第1 章前青 关于a p s 雌激素作用已有大量研究： ( 1 ) 遗传毒理实验： 余增丽等”用3 2 m m o l l 的n p 对p e 0 4 细胞处理7 2 h 可促进阳性卵巢癌细 胞株p e 0 4 细胞增殖和细胞d n a 合成，且其促进增殖作用存在时问一依赖和剂 量一依赖关系； 孔志明等。”应用单细胞凝胶电泳技术，研究了a p s 对离体小鼠睾丸细胞 d n a 的损伤作用。结果表明，9 种a p s 对小鼠睾丸细胞均能引起不同程度的d n a 损伤，并呈现剂量效应关系。实验结果亦表明，d n a 的损伤程序与a p s 的化学 结构有一定的关系； 刘征涛等“”采用鼠伤寒沙门氏菌致突变试验，利用菌株t a g ? ，t a 9 8 ， t a l 0 0 ，t a l 0 2 ，对1 2 种a p s 的致突变性进行研究。结果表明，除2 ，4 - 二氯苯 酚外，a p s 对此试验中t a 9 8 菌株的平皿掺入试验均诱发显示阳性反应。其中对 壬基酚、2 ，6 一二甲基苯酚、4 一辛基酚等a p s 呈强阳性反应，怀疑这几种化合物 具有强致突变性，且以碱基移码型突变为主。 ( 2 ) 生殖毒理实验： n p 在生殖方面对生物的影响主要表现在以下几个方面： 影响生殖系统发育，降低生殖能力：范奇元等研究发现n p 对雄性大鼠 生殖系统有损害。主要靶器官之是睾丸。经口染毒n p 的剂量 ，1 0 0 m g k g 可 引起大鼠精子计数和活力的显著降低，睾丸组织病理学切片显示曲细精管萎缩， 生精能力下降。睾丸细胞体外培养研究显示，n p 能抑制皋酮的分泌，且问质细 胞内质网肿胀，表明合成功能减弱”“； 影响后代：有研究报道，用n p 处理大型潘，不会对亲代存活力产生影响， 但可导致其生育力减低，并使其后代发育异常，幼体在胚胎阶段身体前端长出卷 曲尾刺，第二触角末端拖尾变短； 影响性别：n p 可导致雄鱼雌性化。卵黄蛋白原( v t g ) 是鱼类产生的一种 肝源性脂蛋白，经雌激素和类雌激素物质诱导产生，一般存在于幼体或雌鱼体内， 雄鱼体内只有少量。将n p 注射于雄鱼体内，发现v t g 含量明显上升。”。成熟 雄性日本青鲻鱼暴露于含0 1 m 酿n p 的水中即可诱导出雌性特有蛋白质( f e m a l e s p e c i f i cp r o t e i n ，f s p ) 的表达，暴露剂量达1 0 0 m g l 时可出现异常性腺以及雌鱼 6 代晓廉烷基酚对微小小环藻的毒性及其生物降解研究 第1 章前言 特有的臀鳍“”。 ( 3 ) 行为毒理实验： a p s 不仅会影响个体生物的生理活动和生殖能力，还会影响种群生活史。 f a i r c h i l d 等人发现，大西洋鲑鱼在淡水河流产卵，孵出后的小鱼再涸游到大海，鲑 鱼在洄游期间通过雌激素调节体内渗透压以适应含盐量不同的水体环境。河流中 高浓度的n p 干扰了渗透压调节系统，致使小鲑鱼进入大海后仍不能够改变体内渗 透压，数量不断减少”1 。 1 3 3 烷基酚致毒机理的研究 对环境雌激素的作用机理的研究发现，许多环境雌激素都会与某种雌激素受 体相结合，进而干扰生物正常的内分泌。但目前尚不清楚这是否为环境雌激素作 用的主要模式。 目前研究表明，a p s 的雌激素效应的作用机理主要有以下三种： ( 1 ) a _ p s 与雌激素受体结合而发挥作用：n p 可模拟生物体的内源雌激素e 2 ， 竞争性抑制e 2 与靶器官的e r 结合，高浓度的n p 还可把e 2 从e r 上取代下来。n p 与 e r 结合后，形成配体受体复合物，与d n a 结合区的d n a , 反应元件结合，诱导或抑 制靶基因的转录，启动一系列雌激素依赖性生理生化过程啪1 ； ( 2 ) 改变激素的合成及代谢：n p 能抑制体外孕酮1 7 a 羟化酶活性，也能直接 抑制大鼠体内孕酮l t a 羟化酶的活性，减少该途径睾酮的合成，从而在一定程度 上降低血浆睾酮水平，但是该机制对血浆睾酮水平影响非常小。此外，体外实验 还发现n p 可以抑制大鼠离体肝脏微粒体5 a 还原酶活性，进而可能影响双氢睾酮合 成，达到干扰雄激素的作用“。； ( 3 ) 作用于细胞信号传导通路：a p s 进入生物体后，通过影响细胞信号转导 途径的方式模仿或部分模仿内源雌激素效应，进而影响内分泌系统与其他系统的 互动作用。这些靶位包括一些酶( 涉及包括磺基传递酶和细胞色素p 4 ，o 在内的内生 代晓康烷基酚对徽小小环蘸的毒性及其生物降解研究 7 第1 章前言 类固醇激素的代谢产物) 和c a 2 + 信号传输机制。a _ p s 可以通过抑制以下两种靶酶而 发挥雌激素作用：磺基传递酶和c a 2 * - a t p 酶1 。活性雌激素浓度的上升和细胞内 c a 2 + 浓度水平的提高带来的细胞毒素作用可能就是a p s 雌激素作用的基础1 。 1 4 烷基酚的q s a r 的研究 曹北危等。“对目前关于a p s 的q s a r 的研究成果做了总结：a p s 中与苯环 相连的烷基链必须含有3 个以上的碳原子才有雌激素活性；只有对位的异构体具 有雌激素活性；多烷基取代苯酚( 如丁基甲基苯酚) 不具雌激素活性；烷基酚闭 合成荼酚也不会具有雌激素活性。 刘征涛等”2 1 选用4 种a p s ，对技角类生物大型涵( d a p h n i am a g n a ) 进行2 4 h 急性毒性试验和2 1 d 生殖毒性试验，进行定量构效相关( q u a n t i t a t i v e s t r u c t u r e - a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p s ，q s a r ) 研究。结果表明，所测4 种烷基酚化合 物均可对大型涵的生殖特性产生活性影响。其中，4 一辛基酚和对壬基酚不但能抑 制大型潘的生殖量，还可改变大型涵孤雌生殖的幼涵性别比率。在a p s 对大型 潘生殖毒性的作用机制中，a p s 在疏水细胞脂蛋白质与外周水相之间的分配是其 主要毒性作用过程之一，从而a p s 在生物体内分配过程中，表现出一定的非反 应性毒性。a p s 在大型涵体内的主要生殖活性反应差异主要取决于烷基取代基的 碳链空间长度。 r o u t l e d g e 和s u m p t e r ”在1 9 9 7 年对a p s 的雌激素作用做了彩虹鳟鱼的个体实验 的研究，结果表明a p s 要达到最大的雌激素作用，应在酚基邻位上相连单个烷基链， 此烷基链有六到八个碳原子，并有三条支链。 杨