（环境工程专业论文）opddt和opddd的手性拆分及其水生生物毒性研究.pdf

o , p - d d t 和叼- d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 摘要 手性农药约占农药总量的2 5 ，外消旋手性农药含有等量的不同 对映体。尽管对映体的生物活性不同，大多数手性农药至今仍以其外 消旋体形式出售并施用。d d t 类化合物作为一种典型的p o p s 农药， 其所造成的环境影响在上世纪6 0 年代就引起了人们关注，其中， o , p d d t 及其降解物o , p d d d 是d d t 类化合物中具有手性的两种物 质，但研究o , p d d t 和o , p d d d 手性的相关研究却十分有限。本文 即对o , p d d t 及o , p d d d 的分离及其对映体的生物毒性进行了研究。 第2 章研究了o , p - d d t 及o , p d d d 对映体的分离方法。采用正相 高效液相色谱( 肿l c ) 拆分，以及联合圆二色谱( c d ) 对对映体的 构型进行确定。讨论了流动相中正己烷与醇的比、醇的种类以及柱温 对对映体分离的影响，判定了拆分后各个对映体的洗脱顺序。结果表 明：柱温2 0 。c ，以1 0 0 乙醇为流动相且其流速为0 5 m lm i n * 1 时， o , p - d d t 及o , p d d d 均可达到基线分离，o , p d d t 分离度均达到2 0 以上。 第3 章介绍了主要试验水生生物一大型蚤在毒理学上的应用以及 培养方法，：同时对大型蚤进行敏感性测定，结果表明培养的大型蚤符 合试验所要求的敏感范围。 第4 章研究了o , p - d d t 及o , p - d d d 对水生生物的急性毒性。以 大型蚤( d m a g n a ) 为受试生物，根据o e c d 所推荐的大型蚤急性毒性 i 试验标准方法，研究了o , p - d d t 及o , p - d d d 及其对映体对大型蚤的 2 4 h l c 5 0 和4 8 h - l c 5 0 。结果表明：r a c o , p - d d t 、( 一) - o , p - d d t 和 ( + ) 一o , p - d d t 对大型蚤的2 4 h - l c s o 和4 8 h - l c s 0 分别为3 7 0 2 熠l 、 5 0 0 7 岭几、2 6 9 0 1 t g l 和9 8 7 烬皿、1 4 2 1 i t g l 和1 5 7 6 弘g l 。它们的2 4 h 毒性的大小顺序为：( 十) - o , p - d d t r a c - o , p - d d t ( - ) - o , p - d d t ； r a c o , p - d d d 、( ) 一o , p - d d d 和( + ) 一o , p - d d d 对大型蚤的2 4 h - l c s 0 和 4 8 h - l c 5 0 分别为5 5 3 2 0 p g l 、9 7 9 2 1 t g l 、3 3 6 7 p g l 和2 5 2 9 p , g l 、 31 51 熠几和1 3 4 7 1 t g l 。它们的2 4 h 毒性的大小顺序为：( + ) 一o , p - d d d r a c o , p - - d d d ( 一) - o , p - - d d d 。 第5 章研究了o , p - d d t 及o , p - d d d 对大型蚤( d m a g n a ) 的2 1 d 慢性毒性。对于( ) o , p - - d d t 和( + ) 一o , p - d d t ，第一次产卵时间和第一 胎产蚤数量两个参数具有对映体选择性，但每只母蚤产蚤总数对映体 选择性不明显。( - ) o , p - - d d d 和( + ) - o , p - d d d 对第一胎产蚤数量、第一 次产卵时间有对映体选择性影响，但对每只母蚤的产蚤总数等参数的 对映体选择性不明显，结果与o , p - d d t 类似。从一个长期的水生生物 毒性研究结果表明，( + ) o , p - d d t 对大型蚤的慢性毒性比( - ) 一o , p - d d t 强；( + ) o , p - d d d 对大型蚤的慢性毒性比( 一) 一o , p - d d d 强。 关键词：大型蚤，对映异构体，手性拆分，o , p - d d t ，o , p - - d d d ，急 性毒性，慢性毒性 s t u d yo ne n a n t i o m e r i cs ep ! a r a t i o na n d a q u a t i c t o x i c i t yo f o , p - d d ta n d o , p - d d d a b s t r a c t w h i l et h em a j o r i t yo fp e s i t i c i d e sa b ec h r i a l ，a b o u t2 5 o fp e s t i c i d e s c u r r e n t l yu s e da b ec h i r a la n dt h e r e f o r ec o n s i s to fm i x t u r eo fe n a n t i o m e r s e n a n t i o m e r so fc h i r a lc o m p o u n d su s u a l l yd i f f e ri nb i o l o g i c a la c t i v i t i e s b e c a u s eo ft 1 1 e 打d i f f e r e n ti n t e r a c t i o n sw i t he n z y m e sa n do t h e rn a t u r a l l y o c c u r r i n gc h i a lm o l e c u l e s h o w e v e r , m o s to ft h ec h i r a lp e s t i c i d e sa r es t i l l m a r k e t e da n da p p l i e di nr a c e m a t e s a sat y p i c a lk i n do fp o p s ，d d t s a r o u s e dp e o p l e sa t t e n t i o n ss i n c e1 9 6 0 sb e c a u s eo ft h es e r o u sd e s t r o yi t b r i n gt ot h ee n v i r o n m e n t n e v e r t h e l e s s ，l i t t l er e s e a r c ha b o u tt h ec h i r a l c h a r a c t e r so fo , p d d ta n do , p d d da b ef o u n d i nt h ep r e s e n tw o r k , t h e e n a n t i o m e r i cs e p a r a t i o na n db i o t o x i c i t yo fo , p d d ta n do , p - d d da b e i n v e s t i g a t e d i n c h a p t e r2 ，an o v e lm e t h o dw a sd e v e l o p e dt os i m u l t a n e o u s l y s e p a r a t ea n dd e t e r m i n e t h ee n a n t i o m e r so fr a c o , p d d ta n dr a c d j p - d d du s i n gc h i r a lh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) c o u p l e dw i t hc i r c u l a rd i c h r o i s m ( c d ) a n do p t i c a lr o t a t o r yd i s p e r s i o n ( o r o ) t h ee n a n t i o m e r sw e r es u c c e s s f u l l y r e s o l v e do nac h i r a lo j c o l u m n p a r a m e n t e r sa f f e c t i n gt h ec h i r a ls e p a r a t i o ns u c ha st h ep r o p o r t i o n o fn h e x a n ea n de t h a n o lo ri s o p r o p a n o li nm o b i l ep h a s e ，a n dc o l u m n i i i t e m p e r a t u r ew e r es t u d i e d as i m u l t a n e o u s b a s e l i n e s e p a r a t i o n o ft h e e n a n t i o m e r sw a so b t a i n e dw i mam o b i l ep h a s eo f10 0 e t h a n o la taf l o w r a t eo fo 5m lr a i n 1u n d e r2 0 i nc h a p t e r3 ，t h em a i na q u a t i co r g a n i s m - - d m a g n aw a si n t r o d u c e d , i n c l u d i n gi t sa p p l i c a t i o ni nt o x i c o l o g y , c u l t i v a t i o na n ds e n s i t i v i t y t h e r e s u l ts h o w e dt h a tt h es e n s i t i v i t yo fd m a g n aw a si nt h es e n s i b i l i t yr a n g e o fo 9 m g l - 1 7m g l c h a p t e r4 ，t h ea c u t ea q u a t i ct o x i c i t yo fo , p - d d ta n do , p ，d d dt o d m a g n aw e r ei n v e s t i g a t e d a c c o r d i n gt oo e c dm e t h o d ，t h e2 4 h - l c s oa n d 4 8 h l c s ow e r ea d o p t e dt oe v a l u a t et h ea c u t ea q u a t i ct o x i c i t i e so ft h e c o m p o u n d s t h er e s u l t ss h o w e dt h a t2 4 h - l c s oa n d4 8 h - l c s 0v a l u e so f r a c o , p - d d t 、( - ) 一o , p - d d ta n d ( + ) - o , p - d d t f o r d m a g n ai n t h e e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n sw e r e3 7 0 2 p g l 、5 0 0 7 1 上g l 、2 6 9 0 熠皿a n d 9 8 7 嵋l 、1 4 21 熠几、15 7 6 鹏几r e s p e c t i v e l y a n dt h et o x i c i t yo r d e rw a s ： ( + ) 一o , p - d d t r a c o , p d d t ( - ) - o , p - d d t ； r a c - o , p d d d 、 ( - ) - o , p d d da n d ( + ) 一o , p ，_ d d d2 4 h - l c s o a n d 4 8 h l c s ov a l u e s f o r d m a g n ai nt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw e r e5 5 3 2 o 陷l 、9 7 9 2 1 x g l 、 3 3 6 7 i _ t g la n d2 5 2 9 1 x g l 、3 1 5 1 烬几、1 3 4 7 i t g lr e s p e c t i v e l y a n d t h e t o x i c i t yo r d e ra sf o l l o w s ：( + ) _ o , p ，- d d d r a c - o , p d d d ( 一) 一o , p ，- d d d i nc h a p t e r5 ，t h e21 一d a y sc h r o n i ct o x i c i t yo fo , p d d ta n do , p d d d t od m a g n aw e r ei n v e s t i g a t e d f o rp k l o , p d d ta n dp k 2 一o , p d d t , t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep a r a m e t e r ss u c ha st h et i m et op r o d u c t i o no ff i r s t i v b r o o d ，t h en u m b e ro ft h ef i r s tb r o o dp e rf e m a l e ，w e r ea f f e c t e db yo , p - d d t e n a n t i o s e l e c t i v e l y w h e n ( 一) 一o , p d d ta t5 0 嵋皿，t h et i m et op r o d u c t i o no f f i r s tb r o o dp r o l o n g e dt o6 0d a y s ，b u tt h es a m ee f f e c ta r o u s e db yp k 2 一 o , p - d d ta t1 0 鸺佴a n dt h en u m b e ro ft h ef i r s tb r o o dp e rf e m a l er e d u c e d t o6 5j u v e n i l e sp e rb r o o dw h e n ( 一) - o , p d d ta t5 0 昭lb u t ( + ) - o , p d d t a to 1 烬几p a r a m e t e r ss u c ha st h en u m b e ro f b r o o d sp e rf e m a l ew e r en o t s i g n i f i c a n t l ya f f e c t e de n a n t i o s e l e c t i v e l y ( - ) - o , p d d da n d ( + ) 一o , p - d d d s h o w e ds i m i l a re n a n t i o s e l e c t i v i t y p a r a m e t e r ss u c ha st h et i m ef i r s tb r o o d ， t h en u m b e ro ft h ef i r s tb r o o dp e rf e m a l ea n dt h en u m b e ro ft h eb r o o dp e r f e m a l ew e r es i g n i f i c a n t l ya f f e c t e db y ( 一) - o , p - d d da n d ( + ) - o , p - d d d t h e t i m ef i r s tb r o o dp r o l o n g e dt o6 0d a y sw h e n ( - ) 一o , p - d d da t5 0 嵋几b u t ( + ) 一o , p d d da t1 0 嵋l ；t h en u m b e ro ft h ef i r s tb r o o dp e rf e m a l er e d u c e d t o5 5j u v e n i l e sp e rb r o o dw h e n ( - ) - o , p d d da t0 5 烬几b u t ( + ) 一o , p - d d d a t o 1 烬几t h er e s u l ts h o w e dt h a t o , p - d d tw a sm o r et o x i ct h a n ( - ) 一o , p - d d ta n d ( + ) - o , p - d d dw a sm o r et o x i ct h a n ( - ) - o , p - d d dt o h y d r o b i o n ta c c o r d i n gt ol o n g - t e l me f f e c t k e yw o r d s ：d a p h n i am a g n a , e n a n t i o m e r , e n a n t i o m e r i c s e p r a t i o n ， o , p - d d t ，o , p d d d ，a c u t et o x i c i t y , c h i r o n i ct o x i c i t y v o , p d d t 和o , p - d d t 的手性拆分及其水生生物毒性 符号说明 9 炉，- d d t - 2 ，4 滴滴涕； 瑚，- d d t 一4 ，4 滴滴涕； 9 炉i d 伊2 ，4 滴滴滴； a p ，- d d 珍4 ，4 - 滴滴滴： p c b s _ p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s ，多氯联苯； p o p r - p e r s i 鼢l to r g a n i cp o l l u t a n t s ，持久性污染物； k 容量因子； 伍分离因子； r 旷瑚离度； e r e n a n t i o m e r i cr a t i o n ，对映体比率； a c h 卫卜一a c e t y l c h o l i n e s t e r a s e ，乙酰胆碱酯酶； o r 卜o p t i c a lr o t a t o r yd i s p e r s i o n , 旋光检测器： c d - - - - - - c i r c u l a rd i c h r o i s m , 圆二色检测器。 浙江工业大学学位论文 浙江工业大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大 学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名： 导师签名： 日期：年月日 日期：年月日 o , p - d d t 和o , p ：d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 1 1 滴滴涕相关信息 第一章文献综述 1 1 1d d t 的主要性质 d d t ，化学名称双氯苯基三氯乙烷，是一种人工合成的有机氯化合物，为白 色结晶状固体或淡黄色粉末，无味，几乎无嗅，不溶于水，但易溶于苯、氯苯、 甲苯、氯仿、酒精等多种有机溶剂中。在有机溶剂中的溶解情况如下( g l o o m l ) ： 苯为1 0 6 ，环已酮为1 0 0 ，氯仿为9 6 ，石油溶剂为4 1 0 ，乙醇为1 5 。滴滴涕化学性 质稳定，在常温下不分解，对酸稳定，强碱及含铁溶液易促进其分解。 在环境中发现的主要的d d t 系列物质主要有以下几种：o , p - d d t 和p , p - d d t 、o , p - d d d t f t l p , p - d d d 、d _ 矽，- d d e 和矽p ，- d d e 。准确的说d d t 是以7 5 左右的 p , p - d d t ，2 5 左右的o , p - d d t 以及微量的o , o - d d t 组成的。并i j o , p - d d t 和 d p - d d t 在环境中的降解机制是相似的，它们对应的主要降解产物分别是o , p - d d d 黎l p , p - d d d 。 表1 - 1 o , p - d d t 和o , p ，- d d d 的主要物理性质 t a b l e1t h em a i np h y s i c a lc h a r a c t e ro f o , p - d d ta n dd j p - d d d 名称 o , t 7 - d d t o , p - d d d 分子式c 1 4 h 9 c i sc 1 4 h m c h c l 、 c c h c 泓每c 。 结构 b 静髓 分子量 3 5 4 5 3 2 0 0 白色结晶状固体或淡黄色粉末， 外观 无色结晶固体，无味，几乎无嗅 无味，几乎无嗅 蒸汽压( 2 0 )2 5 3 l o - s k p a 2 0 3 21 4x 1 0 - 7 k p a 2 0 3 2 溶解性 水中0 0 8 5m g l ( 2 5 c ) 水中o i m g l ( 2 5 3 2 ) 相对密度 ( 水= 1 ) 1 5 5 ( 2 5 c )1 4 7 6 ( 2 0 ) 熔点 1 0 8 - - - - 1 0 9 1 0 9 l1 0 浙江工业大学学位论文 o , p ，d d t 和o , p ，- d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 其o , p d d t g l o , p d d d 是具有手性的( 关于手性的性质在接下来会详细解 释) ，它们的物理性质见表1 1 。o , p - d d t 对映体是一种内分泌干扰剂，对鸟类和 哺乳动物都具有较强的雌激素活性【l 】，因其对老鼠强烈的雌激素干扰作用推测它对 人类同样具有雌激素作用【2 3 1 。事实上，o , p d d t 的( ) 对映体比( + ) 对映体表 现出更强的雌激素作用【4 】。并且环境中的生物在降解d d t 的两种对映体时具有对映 体选择性，因此一种对映体的降解速率可能比另一种快。现有的文献关于自然环 境o , p - d d t 和o , p - d d d 的手性报道比较少，已有的报道主要关于o , p - d d t 和 o , p - d d d 的提取以及在土壤，鱼油以及鱼体内中存在不同的对映体浓度【矧，以及 仍p d t 和d ，p ，- d d d 在高效液相色谱【3 j 和气相仪器上的拆分。 1 1 2 滴滴涕环境危害 随着人类历史上第一种有机合成农药滴滴涕被发明并且迅速大面积使用以 后，又出现了许多有机类农药。1 9 3 0 s 以来，人工化学品急剧增长，现己达1 0 0 0 万种，其中已有1 0 余万种进入环境。自上个世纪6 0 7 0 年代，人们在南极和北极 开始检测到了滴滴涕( d d t ) 、多氯联苯( p c b s ) 等有毒污染物。目前持久性有 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 ，简称p o p s ) 污染遍及全球，严重威胁着人类 生命健康和生态环境，成为重大的全球性环境问题之一协。 2 0 0 1 年5 月，在瑞典斯德哥尔摩，历时3 年5 次政府间谈判，包括中国在内的9 0 多个国家和地区的代表共同正式签署了关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公 约( 简称 p o p s 公约”) 。标志着人类社会正式启动了向p o p s 宣战的历程【1 0 1 。p o p s 公约是继1 9 9 7 年保护臭氧层维也纳公约和1 9 9 2 年 k b ，因此a 组分在移动过程中滞后。随着两组分在色谱柱中移 动距离的增加，两峰间的距离逐渐变大，同时，每一组分的浓度轮廓( 即区域宽 度) 也慢慢变宽。显然，区域展宽对分离是不利的，但又是不可避免的。若要使a 、 b 组分完全分离，必须满足以下三点： 第一，两组分的分配系数必须有差异； 第二，区域展宽的速率应小于分离的速度； 第三，在保证快速分离的前提下，提供足够长的色谱柱。 ( 3 ) 分离度r ( r c s o l t i o n ) 图1 3 分离度示意图 肚剿啦w - - o ) 形+ 职 u ， 式( i - 4 ) 表示峰宽分离度r 为2 倍的峰顶距离除以两峰宽之和。结合图1 3 ， 表明当两峰高相差不大时，且峰型接近时，可以认为w l = w 2 - w 。蜂宽分离度r 为峰顶距离除以峰宽。也可用半峰宽分离度r 1 尼表示： 浙江工业大学学位论文 7 o , p - d d t 和o , p - d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 i 。- l = 兰! 垒兰二垒! 垒呈二垒! i i 2 睨2 ) 2 + 2 ) 1 ” 彤，2 ( 1 - 5 ) r 与r l 2 关系，对于高斯峰r l 尼= 1 7 r 。 1 3 手性农药对映体的选择性环境行为研究 手性化合物的不同对映体具有十分相似的物理化学性质，但其生物活性却往 往迥然各异。这是由于宇宙作用力的不对称，自然界生命的产生和演变过程往往 对一种立体构型有所偏爱。例如自然界存在的糖类都为右旋异构体，构成蛋白质 的天然氨基酸( 甘氨酸除外) 均为左旋异构体，由此构成的生物体中的核酸j 蛋 白质、酶以及细胞表面的受体也都有手性。生命体系的这种手性识别能力就如手 与手套之间的匹配原则一样，使得不同构型的对映体在生物体内往往表现出极不 相同的生理活性。同理，手性农药的一些环境行为也存在对映体选择性。 1 3 1 微生物对手性农药对映体的选择性降解 微生物降解是农药在环境中消除的最主要途径之一。作为一种微小的生命体 系，微生物生命活动的众多过程同样存在着立体选择性。因此，微生物可能优先 降解手性农药的某一构型。 上个世纪九十年代初期，环境中手性污染物的e r 值调查研究揭开了手性农药 对映体选择性环境行为研究的序幕。f a i l e r , s 4 l 】人运用衍生化p c d 手性毛细管气相 色谱，测定了北海( n o r t hs e a ) 海水中a - h c h 的e r ( e n a n t i o m e r i cr a t i o n ，两种对 映体浓度的比值，简称对映体比率) 值，发现海水中的a - h c h 不是以其外消旋体 存在，首次证实了手性污染物在环境中的对映体选择性降解。其后，他们又采集 了能够代表北海各个部分的1 6 个水样，运用海洋学和化学的观点对0 l h c h 的e r 值 进行了分析【4 2 1 。结果揭示在北海的东部包括德国湾和s k a g e r r a k 优先降解 ( a - h c h ，再往东至大不列颠海岸的地区则优先降解( - ) 仅h c h 。h i i h n e r f u s s 等【4 3 l 接着又分析了德国湾和波罗的海的水样，再次证实了北海东部水域优先降解 ( + ) 一a h c h 。j a n t u n e n 等嗍对仅h c h 的不同微生物降解途径做了相似的研究，发现 北极的b e r i n g c h u k c h i 海域中微生物优先降解( ) 仅h c h ，而格陵兰海域中微生物优 先降解( + ) a - h c h ，作者将此现象归因于不同微生物种群或其它活化生物成分对 a - h c h 降解的立体选择性。h a m e r 等【4 5 l 对东部北冰洋海域中0 - h c h 的对映体去除情 况进行了研究，发现表层水中仅一h c h 的积值为0 8 7 士0 0 6 ，而在表面以下2 5 0 1 0 0 0 浙江工业大学学位论文8 o , p - d d t 和o , p - d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 米深处的次表层水中，微生物对0 【h c h 的选择性降解有明显增强，e r 值为 0 2 2 9 a ：0 0 7 1 ；此外，他们还对两个a h c h 对映体的微生物降解过程进行了动力学 讨论。l a w 等m 对地下水中静h c h 的降解进行了一些机理性的研究，表明地下水 在厌氧和偏还原性的环境有利于a - h c h 的生物降解，而在浅表水中没有发现对映 体选择性降解。这可能是流程较短以及水质偏酸( p h3 7 4 6 ) 限制了生物活性所 致，随着与水源区距离的不断增大，对映体选择性降解有增加的趋势，说明在这 个降解反应中接触时间是一个重要的因素；此外，地下水的酸度与e 瞄呈正相关， 说明弱酸性的地下水会促进对映体选择性降解。b u s c r 等 4 7 1 研究了厌氧条件下h c h 异构体在污泥中的选择性降解，利用手性o c 巾涯s 检测到a - h c h 的高对映体选择性， 发现( + ) a h c h 明显快于( - ) a - h c h ，h c h s 在污泥中主要是生物降解而不是化学降 解，导致( ) 仅h c h 的明显富集；培养1 7 2 d x 时后工业h c h 和0 h c h 的e r 值分别由 初始的1 0 0 变为0 1 4 和0 1 2 。张智超等【4 8 】研究了海河河口水和新港港湾水 a - h c h 对映体选择性降解，运用全甲基化d c d 毛细管气相色谱手性柱，首次测定了我国 天然水体中a - h c h 的e r 值，结果表明新港港湾水中t x - h c h 的微生物降解具有对映 体选择性，( + ) a - h c h 被优先降解；海河河口水中a - h c h 的e r 值在实验误差范围 内近似为1 0 ，以外消旋体混合物形式存在，这可能是由于附近有经常排放外消旋 体0 【h c h 的污染源。 除0 h c h 以外，其他的手性农药在环境中的对映体选择性降解也得到了广泛 的研究。w i l l i a m s 等【4 9 】建立多种具有不同氧化还原性质的地下水石灰石为宇宙体 系，研究2 甲4 氯丙酸在其中的对映选择性降解动力学。在产甲烷、硫酸盐还原、 铁还原3 种微宇宙体系中，2 甲4 氯丙酸没有发生降解，在硝酸盐还原微宇宙体系中， 2 甲4 氯丙酸的s 对映体不降解，r 对映体的降解遵循零级反应动力学规律：在有氧 微宇宙体系中，2 甲4 氯丙酸的r 和s 对映体的降解均遵循零级反应动力学规律，后 者降解速度约为前者的1 5 倍。l u d w i g 等s o l 研究了海洋微生物对手性苯氧羧酸类农 药2 ( 2 ，4 二氯苯氧基) 丙酸( d c p p ) 的对映体选择性降解，结果发现只有r - d c p p 被微 生物群降解，而对s - d c p p 基本不降解，他们将此现象归因于海洋微生物专一地降 解i 澍映体。b u s e r 等【5 l 】在调查瑞士河流和湖泊中的2 甲4 氯丙酸时发现，在有些水 体中，r 对映体的浓度大于s 对映体，但有些水体中s 对映体的浓度大于i t 对映体。 手性农药在土壤环境中的降解是微生物降解的另一个研究热点。l e w i s 等【5 2 】在 n a t u r e 期刊上发表论文提出手性农药的微生物降解过程中的手性选择性及环境因 浙江工业大学学位论文9 o , p - d d t 和o , p - d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 素的影响，他们考察了跨越大纬度范围不同手性污染物的降解以及大规模环境变 化的影响：为此他们利用a r d r a ( 放大核糖体d n a 约束性分析) 测定了细菌的1 6 s r d i n a 亭列，表明重大的环境变化如热带森林的砍伐、全球变暖等使许多组相关的 微生物基因序列发生变化，从而改变微生物对手性污染物的对映体选择性，最终 可能改变手性污染物对映体在环境中的相对残留。r o m e r o 等【5 3 】的研究表明土壤类 型对手性化合物对映体的降解也有影响，将2 啦，4 二氯苯氧基) 丙酸( d c p p ) 的对 映体纯标样分别加入粘壤土、砂壤土和粉砂壤土中培养，结果发现它们在粘壤土 中的散逸均比在砂壤土和粉砂壤土中的慢；无除草活性的s 型对映体在砂壤土和粉 砂壤土中滞留的时问要比相对应的r 型长，但在粘壤土中却又恰恰相反；两种r 型 对映体在土壤中都部分转化成相应的s 型对映体；在添加了外源有机物泥炭后，对 映体在砂壤土和粉砂壤土中的滞留期变长了，但是在粘壤土中的滞留期却缩短了， 而且在粘壤土中对映体e r 值发生了变化，由原来的优先降解s 型变成了优先降解r 型对映体。b e w i c k 5 4 1 发现土壤中氟甲吡啶氧酚丙酸丁酯的对映体构型稳定也具有 立体选择性，两个对映体均能很快水解( 半衰期t l 忍受h ) 并生成相应的吡氟禾草灵 酸，水解过程中r 对映体的构型保持不变，但s 对映体则发生构型翻转，1 - 2 天内向 r 体的转化率达5 0 ，但作者并没有观测到r 构型向s 构型转化的现象。w m k l s s 研 究了另外两种芳氧丙酸类除草剂禾草灵和恶唑禾草灵在土壤中的对映体选择性转 化，结果与上述氟甲吡啶氧酚丙酸丁酯的相似，他们的实验结果同样表明上述述 两种手性农药对映体在土壤中的构型稳定性与土壤类型有关。 土壤p n 值及好氧厌氧状况对手性农药在土壤中立体选择性降解也有较大影 响。无论在灭菌或是非灭菌的碱性土壤 k 心 5 s , 5 9 1o 植物对手性污染物的摄取是否有对映体选择性与手性农药进入植物体内的途 径有关。如南瓜通过其叶子吸收空气中的氯丹是没有选择性的，但氯丹东从南瓜 叶子迁移到茎秆的过程则具有一定的对映体选择性：南瓜经土壤根吸收氯丹与氯 丹从茎秆迁移到叶子的过程都存在对映体选择性【删。 手性农药在动物体内不同的组织和器官的代谢有着不同的对映体选择性。 w i l l e t t 等【6 1 j 的研究表明野生动物各组织器官以及血液和大脑中的0 【h c he r 值是所 有介质中最高的：以实验室老鼠暴露试验表明，a - h c h 在老鼠各组织中的分布情 况与野生动物调查的结果相似，大脑中0 ( + ) h c h 的浓度远远高于0 t ( - ) - h c h i 拘浓 度，为此他们提出了三种假设来解释这一现象，( 1 ) 血液大脑屏障选择性的允许 仅( + ) 一h c h 进入大脑；( 2 ) a - ( + ) - h c h 被选择性地保留在大脑中；( 3 ) 0 【( - ) 一h c h 进入 大脑后被迅速降解。为了验证这这些假设，u l r i c h 等【6 2 】进一步研究了0 【h c h 在大脑 和肝脏切片中的代谢，结果发现洳h c i h 在大脑中几乎没有降解而在肝脏中贝i j 有明 显的降解，这一实验结果排除了第三种可能原因，但具体的机理仍待用a - h c h 单 一对映体作进一步研究。 水生生物体中手性有机氯化合物也存在选择性代谢。w o n g 等 6 3 1 在对映体水平 上研究了虹鳟鱼( o n c o r h y n c h u sm y k i s s ) 对仪h c h 、反式氯丹的摄取和代谢动态。 结果表明仅h c h 在整个实验过程中始终是外消旋的，但虹鳟鱼优先降解( ) 反式氯 丹。v e i t t e r 等畔1 将取自实际水体已遭受毒杀芬污染的底鲻鱼( f u n d u l u s 踱) 放置于盛 有不含毒杀芬的海水中，研究2 - 夕f 、型，3 内型，6 外型，8 ，9 ，1 0 茨烷( b 6 9 2 3 ，毒 浙江工业大学学位论文 o , p - d d t 和o , p ，- d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 杀芬工业品中一个微量手性成分，也是含较多氯原子茨烷在厌氧条件下的代谢产 物) 的两个对映体在鱼体中的消除动态：b 6 9 2 3 的e r 值在实验初始时接近于1 0 ， 随着实验时间的增加，e r 值持续增大，对映体的消除符合一级反应动力学规律； 一个对映体的消除速率是另一个对映体的2 倍。 尽管大量的研究表明手性农药在动植体内的代谢存在着对映体选择性，但是 其机理仍不明确。这主要是因为动植体内的代谢过程是一个十分复杂的过程，且 实验取得的数据往往不是代谢过程单独作用的结果，它还与动植物对手性农药的 吸收、富集等其他一系列生命过程存在着密切的关系。 1 3 3 手性农药对映体在生物体内的选择性富集 般认为，有两个过程引起手性农药在生物体或环境样品中的对映体选择性 富集：一方面是立体选择性降解过程，主要是酶对手性化合物的识别和代谢；另 一方面是生物体吸收通道的对映体选择性。 1 w ，妇等【6 5 】研究了a - h c h 对映体选择性累积过程中的生物和生态因素，发现e 足 值在高营养级动物中，受到种类特异性代谢和体内主动转移过程等生物因素的影 响，此外还受到饲喂习惯等生态因素的影响。w i b e r g 等【硎的研究表明栖息地在手 性污染物e r 值的变化过程中只起了很小的作用。v e t t e r 等【6 刀的研究表明海豹体内的 e r 值变化要比青鱼的大，这说明在营养级较高的动物体中手性污染物对映体的富 集程度加剧。动物健康状况可能也是手性农药的对映体特异性代谢的一个影响因 素；他们的研究还发现了不同种类间的差异，如在波罗的海中，环斑海豹体内的 c 捃和t r a n s 氯丹的五r 值与海港海豹和灰海豹的相反。k a r l s s o n 等嘲的研究表1 凋c i s - 和t r a n s 氯丹在鳕鱼中的e r 值与性别有关，雌鳕鱼选择性富集( ) - e i s 氯丹和( - ) - t r a m 氯丹。h e g e m a n 等旧l 基于已发表的6 种手性农药在空气、水、土壤和生物体中的点汰 值预测了农药对映体在环境中手性富集模式。 生物体内手性农药五f 值偏离外消旋体程度的一个总体趋势是：低营养级生物 高营养级生物 9 8 ，美国t e d i a 公司) 。 2 2 2 色谱条件 正相手性色谱柱c h 叼艮地c e lc l j h ，2 5 e m 4 6 m m ( m ) 系日本d a i c e l 化学 浙江工业大学学位论文 1 6 o , p - d d t 和o , p ，- d d d 的手性拆分及其水生生物毒性 工业公司，粒径5 p r o ；流动相流速0 5 i n l m i n ：进样量2 0 0 皿。 2 3 结果与讨论 2 3 1 圆二色谱( c d ) 检测波长的确定 对o , p - d d t 和o , p - d d d 的波长进行圆二色光谱监测，紫外进行扫描。检测 波长分别为2 3 5 n m 和2 3 9 n m ，见图2 1 和图2 - 2 。 图2 - 1 ：o , p - d d t 的c d 扫谱图 w a