（食品科学专业论文）植物累积有机污染物DEHP能力及其特异性研究.pdf

浙江上商大学硕_ 上学化论文 植物累积有机污染物d e h p 能力及其特异性研究 摘要 d e h p ( 邻苯二甲酸二乙基己酯) 为酞酸酯类化合物，是增塑剂的主要品 种，也是目前世界上产量大、应用广泛的人工合成有机化合物之一。由于d e h p 与塑料成分之间不是以共价化学键结合，因此易于从塑料中转移至外环境， 从而造成空气，水和土壤的污染。大量的研究证明，d e h p 通过一定的途径进 入动物与人体并在体内长期累积产生毒性作用。 本论文选取有机污染物d e h p ，通过盆栽试验，利用气相色谱质谱联机 检测技术，在同一条件下研究了1 5 利，不同植物对d e h p 的吸收累积差异及特 异性研究，对阐明d e h p 在植物中的累积机理，进而利用植物进行d e h p 污 染的修复有重要的科学意义 本文所取得的研究结果：( 1 ) 建立了一种基于索式提取一g c m s 的d e h p 快速检测方法，该方法具有分离效果好、线性范围宽、速度快、定量准确等 优点，可用于植物样品中d e h p 的快速检测。( 2 ) 冬瓜叶中d e h p 累积能力 最强，但不同品种之问的累积能力也有差别。广东黑皮冬瓜的累积能力明显 高于五叶早冬瓜；其次为大白菜、大豆、黄瓜、胡萝b 、莴苣、羊角椒和小 麦能力中等且差别不明显，南瓜，玉米、番茄、小麦、丝瓜和苦瓜和空心菜 d e h p 累积能力较弱。冬瓜有很强的累积d e h p 的能力，因此可以采用冬瓜 进行d e h p 污染的修复。因此可以采用冬瓜进行d e h p 污染的修复。( 3 ) 气 孔器特征( 气孑l 器密度、气孔器长度、气孔器宽度和气孔器长宽比) 与植物 i 浙 i ：工商人学硕上学化论文 累积d e h p 能力的相关性均不明显；不同植物在扫描电镜下观察气孔器外拱 盖内缘的特征、保卫细胞特征、表皮毛特征、角质层纹饰特征有明显的差别， 但与植物累积d e h p 能力无关。( 4 ) 植物累积d e h p 能力与脂肪酸的组成及 含量无关。( 5 ) 通过不同植物表皮蜡质成分的研究，初步推断植物累积d e h p 的能力可能与正十九烷、十六酸甲酯、十八烷烯、正二十烷和二十烯这五种 蜡质成分有关，呈显著正相关( p 细胞可溶性组分 叶绿体 线粒体 核蛋 白成分。 关键词：d e h p ；植物；累积；特异性；气孔器：脂肪酸；蜡质 浙z i ：工商人学硕上学位论文 t h ed e h pc u m u l a t i o na b i l i t y0 fp l a n t sa n dt h e s p e c i f i c i t yo ft h ep l a n t sw i t hs t r o n gd e h p c u m u l a t i o na b i l i t y a bs t r a c t d e h p d i 一( 2 一e t h y l h e x y l ) p h t h a l a t e ，t h ep h t h a l i ce s t e rc o m p o u n d s ，i s ap r i m a r yp l a s t i c i z e r , w h i c hi so n eo ft h em o s tw i d e l yu s e d s y n t h e t i c o r g a n i cc o m p o u n d sa n dh a sal a r g e rp r o d u c t i o ni nt h ew o r l d d e h pa n d p l a s t i cc o m p o n e n t s a r en o tc o m b i n e dw i t hc o v a l e n tc h e m i c a lb o n d s ， t h e r e f o r e ，d e h pc a ne a s i l yr e l e a s e st oe n v i r o n m e n ta sw e l la sp o l l u t e sa i r , w a t e ra n ds o i l r e s e a r c hh a s p r o v e dt h a th u m a nb e i n g a n da n i m a l s c u m u l a t ed e h pt h r o u g hs e v e r a lw a y ss u c ha sd i e t ，t o u c h i n gt op l a s t i c p r o d u c t sa n db r e a t h i n gf r o ma i r , a n dd e h ph a sap o t e n t i a lt o x i c i t y i nt h i sp a p e r , w es e l e c tp o t - c u l t i v a t i o ne x p e r i m e n tt od e t e r m i n et h e d e h pc u m u l a t i o na b i l i t yo f15d i f f e r e n tp l a n t su s i n gg c m sd e t e c t i o n t e c h n o l o g y t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ：( 1 ) ad e h pd e t e r m i n a t i o nm e t h o db a s e d o ng c m sw a se s t a b l i s h e d t h em e t h o dw a so f g o o ds e p a r a t i o na b i l i t ya n d 浙江工商人学硕上学位沦文 a c c u r a c y ( 2 ) a m o n gt h e15p l a n t s ，b e n i n c a s ah i s p i d al e a v e ss h o w e ds u p e r s t r o n gc u m u l a t i o na b i l i t yo fd e h p , b u tt h e r ew a sd i f f e r e n c eb e t w e e nt h e s p e c i e so fb e n i n c a s ah i s p i d a t h ec u m u l a t i o na b i l i t yo fg u a n g d o n g h e i s p e c i e sw a ss i g n i f i c a n t l ys t r o n g e rt h a n t h a to fw u y e z a os p e c i e sw h i l e d a u c u sc a r o t a ，c u c u m i ss a t i v ia n db r a s s i c ap e k i n e n s s g l y c i n em a xf l ) m e r r ，c u c u r b i t a ，m o m o r d i c ac h a r a n t i a p ，l a c t u c as a t i v a ，c a p s i c u mf r u t e s c e n s l ，l u f f ac y l i n d r i c a ( l ) r o e m a n di p o m o e aa q u a t i c as h o w e di n f e r i o r c u m u l a t i o n a b i l i t y t r i t i c u ma e s t i v u m ，z e am a y sl a n d s o l a n u m l y c o p e r s i c u mh a dw e a k e rc u m u l a t i o na b i l i t yc a p a c i t y t h e r e f o r e ，b e n i n c a s a h i s p i d aw a sc h o s e nf o rt h er e p a i ro fd e h pp o l l u t i o n ( 3 ) t h ec o r r e l a t i o n b e t w e e nt h es t o m a t a lc h a r a c t e r i s t i c si n c l u d i n gs t o m a t a ld e n s i t y , s t o m a t a l l e n g t ha n dw i d t h ，s t o m a t a lp o r e a s p e c tr a t i oa n dt h ed e h pc u m u l a t i o n a b i l i t yo fp l a n t sw a so fn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e g u a r dc e l l s ，h a i rc h a r a c t e r i s t i c so ft h e s t r a t u ma n dc o r n e u md e c o r a t i o n f e a t u r e s b y t h e s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e h a dn o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e np l a n t sw i t h h i g h c u m m u l a t i o n a b i l i t y a n dl o w c u m m u l a t i o na b i l i t y ( 4 ) i tm a yb ei n f e r r e dt h a tt h ed e h pc u m u l a t i o n a b i l i t yo fp l a n t sw a sn o t h i n gt od ow i t ht h ec o m p o s i t i o na n dc o n t e n to f f a t t ya c i d ( 5 ) t h r o u g hr e s e a c ho ft h ew a xi nf i f t e e nd i f f e r e n tp l a n t s w e c o u l di n i t i a l l yc o n f i r mt h a td e h pc u m u l a t i o na b i l i t yo fp l a n t sw a sr e l a t e d t on o n a d e c a n e n o n a d e c a n e ，m e t h y lp a l m i t a t e ，1 - o c t a d e c e n ee i c o s a n ea n d 1 - e i c o s e n e t h ei nw a xc o m p o n e n t so ft h ef i f t e e np l a n t s ( 6 ) t h ec u m u l a t i o n 浙江工商人学硕上学位论文 a b i l i t yo fd e h pi no r g a n so fd i f f e r e n tp l a n tl e a v e sw a so fs i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e ，a n dt h eo r g a n so fd e h pc u m u l a t i o na b i l i t yi nt h es a m ep l a n t h a dao r d e r , c e l lw a l la n dn o tb r o k e nr e s i d u e c e l ls o l u b l ec o m p o n e n t s c h l o r o p l a s t m i t o c h o n d r i a l p r o t e i ni n g r e d i e n t s k e y w o r d s ：d e h p ；p l a n t ；c u m u l a t i o na b i l i t y ；s p e c i f i c i t y ； s t o m a t a l ；f a t t ya c i d ；w a x v 浙z i ：上商人学硕上学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本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，也不包含本人为获得浙江工商大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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作了明确的说明并表示谢意。 签名：五纽圭羔 日期：卿年月乡日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解浙江工商大学有关保留、使用学位论文 的规定：浙江工商大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：二丝导师签名： 日期：谚 浙江上商人学硕上学位论文 第1 章引言 1 1 邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 的概况 1 1 1 邻苯二甲酸酯的概述 邻苯二甲酸酯是一类广泛应用于工业和生活的酸酞酯类。常见的有邻苯二甲 酸二甲酯( d m p ) ，邻苯二甲酸二乙酯( d e p ) ，邻苯二甲酸二丁酯( d b p ) ，邻苯二甲 酸二辛酯( d o p ) ，邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 和邻苯二甲酸二基苄酯( b b p ) 等川。 在过去的三十年里，由于其优良的化学性质，邻苯二甲酸酯的应用越来越广泛， 产量也有大幅度上涨，经统计，自二战以来全球邻苯二甲酸酯的年产量己经由一 个较低的水平上升至约3 5 0 万吨【2 l 。医疗器械，塑料增塑剂，头发定型剂，润滑剂， 可塑剂甚至香水和化妆品中都有大量的使用。可以说邻苯二甲酸酯已经无处巧、= 存， 月和我们的生活息息相关。 我国增塑剂工业生产始于1 9 5 8 年，近几年随着石油加工业、工q k p v c 塑料行 业的快速发展，增塑剂生产能力呈快速发展，至1 j 2 0 0 2 年国内总生产能力己达9 0 万 吨，全国有近1 3 0 条增塑剂生产线p 】。d e h p 是塑料特别是聚氯乙稀( p o l y v i n y l c h l o r i d e ，p v c ) 中最常用的酞酸酯类增塑剂，由于d e h p 与塑料成分之间1 是以共 价化学键结合，因此易于从塑料中转移全外环境，从而造成对空气，水和土壤的 污染【4 1 。世界各国均采取向相关措施防止酸酞酯类化合物对人类健康的危害。欧 盟环境健康危害评价办公室( 0 e h h a ) 建议人体每天摄入量4 超过o 0 5 m g k g 【5 】，我 国规定饮用水的d e h p 和d b p 的含量分别低于0 0 0 8 m g l 莉1 0 0 0 3 m g l | 们。 1 1 2 邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 的结构和理化性质 邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 为酞酸酯类化合物，分子式为c 2 4 h 3 8 0 8 ，是增 塑剂的主要品种，也是目前世界上产量大、应用广泛的人工合成有机化合物之一。 d e h p 是具有芳香味的无色液体，d e h p 有着相当宽的液态温度范围，从5 0 到 3 8 4 c ，这就使得d e h p 具有高流动性以及低挥发性和低水溶性，其水解反应很慢。 在生物介质中，酯酶会促进d e h p 的水解反应。 浙r i ：工商人学硕| 上学位论文 图1 id e h p 的化学结构 f i g u r el ic h e m i c a lc o n s t i t u t i o no fd e h p d e h p 具有良好的电性能和较好的低温性，脂溶性较好，对固体颗粒、生物 体表现出很强的吸附性和亲和性。由于酞酸酯类化合物与塑料成分之间不是化学 键结合，易于从塑料中转移至外环境，造对空气、水和土壤的污染，甚至可通过 塑料桶溶入桶装食用油中，造成对食品的污染。酞酸酯类化合物被认为全球范围 内目前最广泛存在的化学污染物之一1 7 l 。大量的研究证明，d e h p 通过一定的途 径进入动物与人体并在体内长期积累产生毒性作用。其在动物与人体内的吸收、 分布、代谢和排泄过程是极其复杂的，目前国内关于d e h p 在环境介质( 水、土 壤和底泥) 中的含量和分布的报道日趋增多1 9 , 1 0 l 。 1 2 邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 的危害性分析 1 2 1d e h p 进入人体的途径 早在1 9 7 0 年，研究者在受试者的组织和血清中对d e h p 及其代谢产物进行了 检测，结果表明，病人在接收透析治疗及输血过程中吸收了d e h p 。而对接收呼 吸系统治疗的婴儿患者而言，4 完善的代谢机能及未发育完好的组织和器官使得 d e h p 对其产生毒性作用的危险性大大增加了。此外，由于d e h p 可以通过胎盘屏 障，从而使得胎儿在其母亲接受d e h p 暴露的同时实际上也接受了同样的暴露。 对于一般人群，从食物中吸收d e h p 成为d e h p 进入人体的主要方式。 当前，使, t e j d e h p 的塑料制品，由于其柔软性高、光泽度和透明性好、高度 透氧和透水蒸气、耐低温、耐划伤，其用品己渗入到我们生活中许多领域。但制 品中的增塑剂却有可能进入环境和人体，从而造成环境污染和危害人体健康。 2 浙i i ：工商人学硕- 上学位论文 环境中的微量增塑剂便足以扰乱生态甲衡和损害人体健康。据估计，目前来 自生态、运输、使用、仓储、遗弃等而造成的增塑剂环境污染量约为生产总量的 1 2 1 。已有许多科学事实证明，增塑剂除可通过食品经1 3 进入人体外，还 可以通过其他许多途径进入人体，如： 吸入：邻苯二甲酸酯进入肺部后，随新鲜空气进入血液循环系统； 静脉注射：随贮存在血液袋内的血液或其他液体药物经增塑p v c 管直接进入 人体的血液内； 皮肤吸收：皮肤与邻苯二甲酸酯直接接触，或与含邻苯二甲酸酯的物质接触 时，邻苯二甲酸酯可通过皮肤进人体内； 环境污染：除去饮用含邻苯二甲酸酯的水、吸入含邻苯二甲酸酯的空气外， 食用含邻苯二甲酸酯的蔬菜、肉类等，都可进入体内。 1 2 2 邻苯二甲酸二异辛酯( d e h p ) 的环境污染 据报道，目前每年大约有增塑剂生产总量的1 - - - , 2 流入到自然界，其中邻 苯二甲酸酯占了6 0 7 0 ，总景约为2 万吨左右。它们以不同的方式进入大气圈、 水圈与土壤环境中。目前在全球许多国家和地区的海洋、江河、水库、水底污泥、 饮用水、大气、土壤、垃圾、食物、动植物体内，甚至宇宙飞船的空气中都己不 同程度地检出邻苯二甲酸酯。有的检出量比农药、化肥的量还大，达到了惊人的 程度。现在，增塑剂的生产与消赞量大，用途广泛，那些返回到大自然的物质， 也必然会对环境造成不同程度的污染和危害。 目前，全球地面水中的邻苯二甲酸酯含量一般为p g m g 级，而在工业城市的 水域和空气中的含量则高很多。如在增塑剂生产厂的污水中，邻苯二甲酸二丁酯 含量高达5 7 1 5 g l ，邻苯二甲酸二辛酯为4 2 3 9 “l 【1 2 1 。 1 2 2 1d e h p 对大气的污染 d e h p 是邻苯二甲酸酯中污染大气的主要成分。塑料制品中增塑剂的挥发损 失，喷涂涂料、焚烧塑料垃圾、以及塑料制品厂和增塑剂生产厂生产过程中增塑 剂的加热挥发，造成空气中d e h p 含量过高的主要原因。夏季时，汽车挡风玻璃 上的雾，其是由制品中的d e h p 挥发、蒸汽凝结所致【1 3 】。 从时间上看，大气中的d e h p 浓度有逐年升高的趋势；从空间上看，在一定 浙江工商人学颂_ 上学化论文 范围内，d e h p 随着距离地面高度的增加而升高，但d e h p 在大气中的空间分布是 一个动态过程，受多种因素的制约。它们进入大气的主要方式是附着在粉尘和液 滴表面，由漂尘和飞液带至大气中。一般认为如d e h p 这类烷基链大于6 碳的邻苯 二甲酸酯是以颗粒状态存在于大气中。 1 2 2 2d e h p 对水体的污染 垃圾及其渗滤液是地表水中d e h p 重要来源。据统计，全国历年城市生活垃 圾存量达6 0 亿吨，占地7 5 万亩，有2 0 0 个城市陷入垃圾包围之中。随着人们生活水 平的提高，生活垃圾的数量还存一、= 断增加，垃圾中废塑料量越来越大，而塑料释 放的d e h p 对水体的污染也越来越严重。 工业废水是地表水中d e h p 的另一个重要来源。许多水体中的d e h p 直接来自 生产和使用邻苯二甲酸酯的工厂和企业所排放的废水。 1 2 2 3d e h p 对土壤的污染 土壤中的d e h p 浓度因区域和来源的彳i 同而有所差异，其对土壤的污染途径主 要有以下几种： 污水灌溉造成土壤c p d e h p 含量过高的一个重要原因是用含有d e h p 的 污水灌溉田地，这种严重污染通常出现在城市周围和污水灌溉地区。 污泥肥料城市污水处理厂的剩余污泥中含有多种邻苯二甲酸酯，常常作 为肥料施入土壤，也可引起严重的d e h p 污染。 地膜d e h p 是塑料地膜的原料和添加剂。塑料地膜的大量使用有效地提 高了农作物的产量，但也导致了严重的“白色污染”。8 0 年代中期，我国农用地 膜覆盖面积己经达到1 5 0 多万公顷1 1 4 1 。d e h p 在地膜塑料中的含量仅次于塑料本 体，彼此之问由氢键和范德华引力结合，保帘了各自相对独立的化学性质。这种 材料的稳定性相对较差，d e h p 易从塑料中渗出，污染土壤。这也是d e h p 污染土 壤的一种重要途径。 用已受至u d e h p 污染的自然水体作为灌溉水源，也会造成土壤，特别是农 田的污染。 降尘、降水和大气中的d e h p 随灰尘颗粒或随雨水降落进入土壤环境，这 也是造成d e h p 污染土壤的途径之一。 4 浙# i ：工商人学顾上= | ：乏住论文 1 2 3d e h p 的毒理性 自 a j a e g e r 等人f 1 5 l 于1 9 7 2 年发现在人体组织内有d e h p 以来，美国国家毒理署 ( n t p ) 癌症研究所( n c i ) 致癌物鉴定证明，高剂量的d e h p 可以使啮齿动物的肝胚 致癌。因此美国环保局( e p a ) 根据多年试验，把d e h p 视作对人有可能致癌的物质。 美国毒性物质与疾病注册管理局( a t s d r ) 也认为d e h p 是有可能致癌的物质。然 而，世界卫生组织( w h o ) 的国际肿瘤研究机构( i a r c ) 根据对啮齿动物试验，虽把 d e h p 列入对人有可能致癌的物质，但并没有以法规形式将其列入致癌物。欧洲 经济共同体的危险品分类与标注工作组根据大量的毒性试验数据，也认为不应把 邻苯二甲酸酯类列为对人类有害的致癌物：德国卫生管理局( b g a ) 认为，邻苯二 甲酸酯对大鼠和小鼠的致癌作用不适用于人。 目前，全球范围内正在对邻苯二甲酸酯的毒性及致癌问题进行日愈激烈的争 论，许多国家的研究机构正进行着大量的研究工作，以弄清邻苯二甲酸酯类增塑 剂对生物医学和食品工业的潜在危害。 我们可将d e h p 对动物的危害简单归纳如下表： 表1 id e h p g , j 不i 一动物器官的危害 t a b l ei - id e h po nt h eh a r mo fd i f f e r e n ta n i m a lo r g a n s 浙门：工商人学硕士学位论文 1 3d e h p 在环境中的降解途径 1 3 1 理化降解 在自然环境中，d e h p 存在一定的理化降解，包括水解、光解等，但是这种 理化降解的作用非常弱【2 刚。d e h p 可在酸碱催化下发生水解，形成单酯、邻苯二 甲酸和相应的醇，但存自然条件下，其水解速度极其缓慢，d e h p 的水解半衰期 长达2 0 0 0 年，而它的光解也很缓慢，其半衰期长达1 0 5 年，可见理化降解并刁 是 d e h p 降解的主要途径，所以，目前提出生物降解，将其作为d e h p 存环境中降解 的一种重要途径。 1 3 2 生物降解 在自然条件下，d e h p 的生物降解包括需氧降解和厌氧降解。存需氧条件下， d e h p 首先在微生物酯酶作用下水解形成邻苯二甲酸单酯( m e h p ) ，然后生成邻 6 浙 i ：工商人学颁上学位论文 苯二甲酸和苯甲酸，苯甲酸在加氧酶作用下生成3 ，4 二羟基苯甲酸和苯酚【”1 。 d e h p 降解成苯酚后，在还原条件下，形成环己醇，进而转化成丙酮酸、琥珀酸 和延胡索酸等进入三羧酸循环，最终转化为c 0 2 和h 2 0 【2 引。厌氧条件下，d e h p 降 解成m e h p ，m e h p 在微生物的作用下，可生成甲烷。 环境中存在许多能降解d e h p 的微生物，但其自然降解能力很弱，并不能满 足环境污染治理的需要，因此实施修复技术是十分必要的。近年来，筛选具有高 效降解d e h p 活性的微生物及探索最佳降解条件逐渐为国内外广大学者所注。 m a t h u r 和r o u a t t ( 19 7 5 ) t 2 9 1 分离出s e r r a t i a 、m a r c e s c e n s ，b i o g i o 等菌，能将d e h p 用 作唯一碳源和能源，其初级降解产物为邻苯二甲酸和短链醇，这些初级降解产物 可被许多微生物继续降解，最后转化成c 0 2 和水。柴素芬、曾锋等【3 0 】人从处理石 化厂废水的活性污泥中分离出一株荧光假单胞菌 p s e u d o m o o a s f l u o r e s c ( f s l ) 】，对 d e h p 具有高效的降解作用。陈英旭等1 3 i 】从土壤中分离出降j f 3 7 d e h p 的细菌9 株和 真菌1 l 株，并对这些细菌和真菌在土壤中降解d e h p 的规律进行了研究。试验证 明，不同类型的土壤d e h p 的降解能力有所差别，土壤火菌后，降解能力明显降 低，接种微生物后，土壤中d e h p 的降解速率明显加快。d e h p 既可被分离出的单 种微生物降解，也可被微生物菌群所降解；在自然环境中，微生物菌群的作用更 大。土壤中的含水量和温度也影响d e h p 的降解速率，旱地条件有利于d e h p 的降 解，这是因为d e h p 的降解主要是好氧反应，而早地的相对好氧条件有利于d e h p 的降解，同时温度对d e h p 的降解影响较大，在一定范围内，温度升高，微生物 活性增加，并增大td e h p 的挥发损失，使d e h p 的降解速度加快1 3 2 i 。 利用植物吸收d e h p 对其进行降解。植物修复作为生物修复中的一种重要类 型，与传统的物理、化学修复方法相比较，具有投入低、治理效果明显、不易产 生副作用、可恢复和建设生态环境的特点，已经成为环境污染研究的一个热点 3 3 - 3 6 。据预测，未来几年植物修复在美国的市场份额可达到数亿美元【3 7 j 。故探讨 对d e h p 的植物修复及其机理研究具有积极的现实意义。 浙 l ：工商人学硕士学他论文 图1 2 土壤污染的植物修复技术 f i g u r ei - 2p h y t o r e m e d i a t i o nt e c h n o l o g yo fc o n t a m i n a t e ds o i l s 1 4d e h p 在植物中的累积 1 4 1d e h p 在植物中累积的途径 国内外学者在过去的研究中发现，部分陆生植物( 主要是食物资源) 可以从 土壤或营养液中通过根系吸收或吸附d e h p 或类似的有机污染物，然后滞留在根 的表层；穿过根皮层而进入木质部，通过根毛细胞的作用累积于植物茎；通过运 输作用达到叶部并累积；通过叶片从大气中吸收i 吸附有机污染物。由于种植作物 小同，同时受环境条件的影响，所以前人的研究结果存在差异，例如植物吸收累 积d e h p 的途径主要是从根吸收还是从叶片吸收。s c h m i t z e r i 眩】利用同位素示踪法 研究大麦根、叶对d e h p 的吸收及在体内的分布情况，表明大麦根对d e h p 的吸收 量比较小，空气中d e h p 的蒸汽压虽然很低，但叶片中d e h p 的含量相对于根中的 含量要高，因而认为作物叶片对d e h p i 圾收占优，根系没有富集作用。曾巧云等【3 8 】 对菜心中邻苯二甲酸酯吸收途径进行了初步研究，结果表明，菜心根系和茎叶可 以吸收累积邻苯二甲酸酯化合物，并与土壤污染程度成正比，但根系吸收运移是 茎叶中邻苯二甲酸酯化合物的主要来源途径。 1 4 2d e h p 在不同植物中的累积 在农业生态系统中，邻苯二甲酸酯彳 仅影响植物的生长及其生理生化特征 3 9 - 4 1 ，而月存植物中具有一定的生物累积效应4 2 1 ，蔬菜中也普遍含有邻苯= 甲酸 8 浙江上商人学硕士学位论文 酯。对珠江三角洲地区蔬菜基地土壤和蔬菜的调查结果显示，有些蔬菜和土壤中 邻苯二甲酸酯的含量较高，不同品种蔬菜中的邻苯二甲酸酯的含量有明显差异， 而且同一种属不同基因型之间也差异显著1 4 5 1 。 不同种类植物对有机污染物的吸收能力和累积程度不同，而且，在植物叶片、 茎、果实和根系等器官中的含量分布因植物种类而异。在已研究过的植物中，冬 瓜累积d e h p 的能力最强( 可达7 5 5 m g k g 鲜重) ，蕹菜、胡萝卜有较强的累积能力 ( n - i 达2 0 m g k g - 于重) ，蕃茄、大白菜有一定的累秋能力( 可达标3 - - 5 m g k g - 干重) ， 而玉米、小麦、莴苣、大豆、辣椒累积d e h p 的能力较弱( 小于0 6 m g k g z l 匕重) 4 1 】。 d e h p 对蔬菜幼苗生长、产量及其品质等会产生影1 1 向 4 6 , 4 8 , 5 0 , 5 1 , 5 6 , 5 7 , 5 9 , 6 0 l ，在使用聚 氯乙稀( p v c ) 地膜栽培的白菜和土壤中检测到d e h p 【5 2 , 5 4 , 5 6 , 5 8 】；在施用城市污泥土 壤和作物中也检测到d e h p 【4 7 - 5 0 , 5 3 , 5 5 , 5 6 ，关于植物对d e h p 吸收累1 在细胞水平上 的差异研究却鲜见报道。 1 5 研究的目的及研究内容 1 5 1 研究目的及意义 由于增塑剂和农用薄膜的广泛使用，d e h p 已进入生物系统，并有积累。许 多实验证明，d e h p 在大气、水体、土壤等坏境中的存在对生物的生长繁殖有一 定的影响。它们彳i 仅可j f 生物体内富集，还可进入植物的可食部分，危害生物群 落的正常功能，而只可间接或直接进入人体，危害人体健康，而高剂量则会使u 甫 乳动物发生突变、畸变、癌型6 1 l 。以美国和欧盟的标准来衡量，d e h p 污染已是 一个严重的食品安全问题，食物资源被d e h p 污染的途径主要是d e h p 对大气、 水、土壤的污染。本课题的目的：研究d e h p 进入植物的途径和高度累积d e h p 的植物细胞的细胞特性，卅 仅可为解决食物资源d e h p 污染提供理论和技术基础， 也能为植物修复d e h p 污染提供科学依据。 d e h p 属于脂溶性成分，它存进入植物并累积与d e h p 细胞的细胞膜结构、 细胞膜脂脂肪酸结构及表皮蜡质组成有密切的关系。研究高度累积d e h p 植物的 特异性，有助于制定合理的技术措施，以生产出合乎安全标准的蔬菜。其次，研 究高度累积d e h p 细胞的细胞膜特异性，对阐明d e h p 在细胞中的累积机理，进 而利用植物进行d e h p 污染的修复有重要的科学意义。本研究拟对这些问题开展 9 浙江工商人学硕_ 上学位论文 深入研究。 1 5 2 研究内容 研究内容： 不同植物( 冬瓜、大白菜、黄瓜、空心菜、玉米、苦瓜、丝瓜、南瓜、羊 角椒、大豆、番茄、小麦、胡萝i - 、莴苣，下同) 在不同d e h p 处理条件( 对照 和瓶熏) ，研究不同植物之间和植物的不同部位( 叶、茎、根) 之间的d e h p 累 积能力。 不同d e h p 累积水甲植物细胞的气孔结构比较研究，从而寻找d e h p 高度 累积与细胞的结构特性的相关性。 不同d e h p 累积水平植物细胞的膜脂脂肪酸含量组成比较研究，从而探索 d e h p 高度累积与细胞的化学组成特性的相关性。 不同d e h p 累积水甲植物表皮蜡质组成比较研究，从而探讨d e h p 高度累 秋与表皮蜡质组成结构的相关性。 植物组织内部各部位的d e h p 的累积能力比较研究，确定其组织内部各部 位的累积能力的大小。 1 5 3 创新点 本文对几种不同植物在同一条件下累积d e h p 能力进行研究，并确定其累 秋能力的强弱。 首次研究高度累积d e h p 细胞的细胞膜结构、细胞膜脂脂肪酸结构及表皮 蜡质组成，对有机污染物累积于植物细胞的机理探讨及植物累积d e h p 的控制有 科学创新。 植物组织内部各部位d e h p 累移 能力的比较研究，确定其组织内部各部位 累积能力的大小。 i o 浙江工l ； 人学顾上学位论文 实验方案： 不同处理条件。卜植物对d e h p 的累积能力 + l对照i i瓶熏l ll 土 ，上 植物不同部位 不同植物不i j 植物特异 累积d e h p 能力 累积d e h p 的能力 性研究 。 上、l + 上上i 气孔结构膜脂肪酸 表皮蜡质 i 根il 莘i | tl 与d e h p 累 与d e h p 累与d e h p 累 积的大系 积的关系积的关系 浙江上商人学硕| 上学位论文 第2 章植物中d e h p 含量测定方法的建立 目前，国内外对于d e h p 含量的测定方法主要采用高效液相色谱法和气相 色谱法。美国环保总局采用气相色谱电子捕状定量质谱定性( g c e c d m s ) 法f 6 6 】 测定水中d e h p ，s h e n t 6 7 1 建立了气相色谱离子电离模式一选择性离子监测质谱定 性( g c m s e i s i m ) 法，f u n g 等【6 9 】用高效液相色谱法测定了p v c 塑料中d e h p 含量，我国环保总局采用液相色谱法测定水质中邻苯二甲酸酯类。但液相色谱的 检测限较小、准确性彳i 高。另外，对于d e h p 提取方法主要有索氏提取【6 2 , 6 3 , 6 5 、 超声波辅助提取【6 4 , 6 7 , 6 8 】、振荡提取7 0 , 7 1 1 等。 本文建立的索氏提取气相质谱( g c m s ) 测定植物中d e h p 的累积量，与 现有方法相比，总测定时间短，材料费用少，提取率明显提高，并具有自动化程 度高、安全性好的优点。试验加标回收率和精密度结果满意，可用于植物中d e h p 含量的测定。 2 1 材料与方法 2 1 1 实验试剂 d e h p 标准品( g c 色谱纯，购自s i g m a 公司) 二氯甲烷( 色谱纯，购自华东医药股份有限公司) 三氯甲烷( 分析纯，购自华东医药股份有限公司) 2 1 2 实验仪器 g c m s ：h p 6 8 9 0 5 9 7 5 u p l c ：w a t e r sa c q u i t y 电子天平：a y l 2 0 型( j a p a n ，s h i m a d z u ) 其它仪器：1 0 m l 亥l j 度试管、1 0 0 m l 容量瓶、一次性注射器、0 2 2 9 m 有机滤 膜、量筒等。 1 2 浙江1 商人学硕- 上学位论文 2 1 3g c m s 测定条件 色谱柱型号：h p 一5 m s 毛细管柱( 3 0 m x 0 2 5 m m ，i d 0 2 5 9 m ) 进样口温度：2 9 0 * ( 2 ；辅助温度：3 0 0 ( 2 ； 柱温程序：2 2 0 * ( 2 ( 2 m i n )三! ! 竺堡- 2 8 0 ( 2 ( 1 5 m i n ) ； 载气h e ；进样量l p l ； m s 条件：e i 离子源，电子能量7 0 e v ；离子源温度为2 0 0 ( 2 ；溶剂延时3 m i n 。 2 1 4 标准品溶液的配制 准确称取1 0 0 ，1 0 ，4 ，0 4 ，o 1 m g 的d e h p 标准品，分别用二氯甲烷溶于 1 0 0 m l 的容量瓶中，得到浓度分别1 m g m l ，o 1 m g m l ，o 0 4 m g m l ，0 0 0 4 m g m l ， 0 0 0 0 1 m g m l 的d e h p 标准溶液。 2 1 5 样品溶液的配制 分别称取冬瓜样品5 1 0 9 ，用滤纸包好，放入索氏抽提管内，加入9 0 m l 二 氯甲烷，8 8 c 温度下抽提2 0 h ，减压浓缩至5 m l 。然后用装有氧化铝、硅胶和无 水硫酸钠的玻璃柱进行净化分离，洗脱液收集于锥形瓶并浓缩至干，再用色谱纯 二氯甲烷定容到1 0 m l ，加入少量无水硫酸钠，待g c m s 分析。 2 2 结果与讨论 2 2 1 标准曲线绘制 刁同浓度下g c m s 测得的d e h p 峰面积见表2 1 。峰面积与浓度的相关分 析得出二者之问的相关系数r 2 = 0 9 9 9 8 ，表明测定浓度存0 0 0 0 1 m g m l 1 m g m l 范围内峰面积与浓度成线性相关，线性方程为y = 4 x l o ( 一2 h 7 1 0 ( n ，标准曲线见 图2 1 。 表2 一i 不同d e h p 浓度的峰面积 t a b l e2 it h ep e a ka r e ao fd e h pa td i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n 浙江工商人学硕上学位论文 0 0 0 1 2 o 0 0 i 越0 0 0 0 8 誉o o 0 0 6 z 基0 0 0 0 4 o o 0 0 2 o o5 0 ( ) o o o o oi o o o o 0 0 0 i ol5 0 0 0 0 0 0 02 0 0 0 ( ) o o o o2 5 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 0 0 峰面积 图2 id e h p 标准m 线图 f i g u r e2 ls t a n d a r dc u r v eo fd e h pf o rq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s 图2 - 2d e h p 标样g c m s 测定色谱图 f i g u r e2 - 2t h eg c m sc h r o m a t o g m mo fd e h ps t a n d a r d 1 1 1 n 再7 1 川h _ r i7 5 1 i2 0 7 i 2 7 9 2 臀 if 。卜一 ，f ， 2 d 0z 6 0 2 b o 3 0 0：j 2 0 ：1 4 0 图2 - 3d e h p 标样质谱图 f i g u r e2 - 3t h em a s ss p e c t r u mo fd e h ps t a n d a r d 1 4 ；l! !v_ 1骗轴帖椰拍驰埔m 6 几 浙江工商人学硕上学位论文 2 2 2g c m s 测定方法的准确度 取3 份冬瓜样品，每份称取5 9 ，分别甲行测定6 次，测得d e h p 含量如表 2 2 所示，相对偏差在1 7 7 , - - 5 7 1 之间。结果表明，本方法用于测定植物中 d e h p 含量具有良好的准确度。 表2 - 2 不l - j 样品d e h p 含量测定相对偏差 t a b l e2 - 2r e l a t i v ed e v i a t i o no fd e t e r m i n a t i o nv a l u e so fd e h po f d i f f e r e n ts a m p l e s 2 2 3 回收率实验 采用加样回收实验法，精密称取已知含量的冬瓜样品4 份各5 9 ，分别加入 一定量的标准溶液，计算甲均回收率及相对标准偏差( r s d ) ，结果如表2 - 3 ，回 收率在9 7 3 9 1 0 3 8 5 之问。 表2 3 不i 一添加量回收率结果 t a b l e2 - 3r e c o v e r yr