發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 19:36

【摘要】：人類(lèi)和自然活動(dòng)產(chǎn)生了種類(lèi)繁多的有機(jī)化合物,這些有機(jī)物可能會(huì)進(jìn)入和存于環(huán)境中,造成環(huán)境污染。除目前已經(jīng)研究的鹵代持久性有機(jī)污染物(POPs)外,環(huán)境中可能還存在大量新型、未知的鹵代有機(jī)污染物(HOPs)。在研究這些潛在新型HOPs之前,需要在環(huán)境樣品中對(duì)它們進(jìn)行鑒定,并初步評(píng)估它們的環(huán)境研究意義。多環(huán)芳烴(PAHs)是一類(lèi)廣泛存在的具有持久性、生物富集性和毒性的污染物,并可能進(jìn)入和積存于人體中,對(duì)人體健康構(gòu)成威脅,尤其對(duì)于有可能暴露于高濃度PAHs的人群。為了了解PAHs在人體內(nèi)可能的代謝過(guò)程和途徑,需要對(duì)PAHs的各類(lèi)代謝物進(jìn)行鑒定。為此,本研究提出準(zhǔn)靶向定性分析的思想,建立了鑒定環(huán)境樣品中潛在新型HOPs以及人尿液中PAHs代謝物的準(zhǔn)靶向分析方法;并據(jù)此鑒定了一系列新型HOPs和PAHs代謝物。在此基礎(chǔ)上,利用各種基于定量構(gòu)效關(guān)系(QSAR)方法的軟件計(jì)算了這些化合物的一些物理化學(xué)性質(zhì)及生物活性,并模擬預(yù)測(cè)了它們的各種環(huán)境行為。主要研究結(jié)果有:1.利用化學(xué)軟件模擬獲取可能存在的新型HOPs的化學(xué)結(jié)構(gòu)、精確分子量及同位素峰分布等信息,利用氣相色譜高分辨質(zhì)譜(GC-HRMS)的多離子監(jiān)測(cè)模式對(duì)潛在新型HOPs的多個(gè)同位素質(zhì)荷比進(jìn)行掃描,再利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法包括配對(duì)樣本T檢驗(yàn)和余弦相似性分析,聯(lián)合預(yù)測(cè)相對(duì)保留時(shí)間計(jì)算,建立了用于鑒定環(huán)境樣品中新型HOPs的準(zhǔn)靶向分析方法;并利用多種HOPs標(biāo)準(zhǔn)品和鹵代苯標(biāo)準(zhǔn)品中氯溴混合鹵代苯雜質(zhì)對(duì)建立的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)際檢測(cè)結(jié)果和驗(yàn)證數(shù)據(jù)表明,該方法可以用于篩查鑒定環(huán)境樣品中的鹵代POPs,包括新型HOPs(如混合取代的HOPs和一些含硫的類(lèi)二VA英化合物)。利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LCMS/MS)技術(shù)的多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)、母離子掃描及中性丟失掃描等模式,聯(lián)合自制代謝物數(shù)據(jù)表篩查,以及液相色譜-四級(jí)桿-飛行時(shí)間高分辨質(zhì)譜(LC-QTOF-HRMS)和液相色譜-四級(jí)桿-靜電場(chǎng)軌道離子阱高分辨質(zhì)譜(LC-Q-Orbitrap-MS)的全掃描和二級(jí)離子掃描模式,建立了篩查鑒定人尿液中多環(huán)芳烴代謝物的準(zhǔn)靶向分析方法。與已經(jīng)報(bào)道的非靶向分析方法相比,該方法具有更高的確證性和可靠性。2.在垃圾焚燒飛灰樣品中鑒定出了多類(lèi)未曾報(bào)道或很少報(bào)道的新型HOPs,能確證的分子式一共有106種,其中混合鹵代二VA英類(lèi)化合物13種,混合鹵代二聯(lián)苯類(lèi)化合物7種,混合鹵代聯(lián)苯醚類(lèi)化合物7種,混合鹵代苯類(lèi)化合物5種,單一及混合鹵代萘12種,單一及混合鹵代菲20種,單一及混合鹵代芘21種,溴代苯甲醚和甲氧基多溴聯(lián)苯醚各1種,含硫的類(lèi)二VA英化合物3種,鹵代苯并萘二VA英/呋喃類(lèi)化合物13種,鹵代亞聯(lián)苯類(lèi)化合物3種。另外,一般每一種分子式都能檢測(cè)出多種同分異構(gòu)體。其中一共有6種化合物能確定化學(xué)結(jié)構(gòu)(因它們各自?xún)H有唯一結(jié)構(gòu)),包括一溴五氯苯、五溴一氯苯、五溴苯甲醚、八氯代苯并噻吩、八氯代吩VA噻和八氯代噻蒽。通過(guò)文獻(xiàn)對(duì)比和預(yù)測(cè)相對(duì)保留時(shí)間計(jì)算,一些同分異構(gòu)體數(shù)量較少(2-4個(gè))的分子式被推測(cè)性地確定化學(xué)結(jié)構(gòu),一共包括18種化合物:1-溴-2,3,4,6,7,8,9-七氯-二苯并-對(duì)-二VA英、2-溴-1,3,4,6,7,8,9-七氯二苯并-對(duì)-二VA英、1,2,3,4,6,7,8-七溴-9-氯-二苯并-對(duì)-二VA英、1,2,3,4,6,7,9-七溴-8-氯-二苯并-對(duì)-二VA英、1-溴-2,3,4,6,7,8,9-七氯-二苯并呋喃、2-溴-1,3,4,6,7,8,9-七氯-二苯并呋喃、3-溴-1,2,4,6,7,8,9-七氯-二苯并呋喃、4-溴-1,2,3,6,7,8,9-七氯-二苯并呋喃、1,2,3,4,6,7,9-七氯-8-氟-二苯并對(duì)二VA英、1,2,3,4,6,7,8-七氯-9-氟-二苯并對(duì)二VA英、Br-PCB-206、Br-PCB-207、Br-PCB-208、1,2,3,4,5,6,7-七氯萘(PCN-73)、1,2,3,4,5,6,8-七氯萘(PCN-74)、Cl-BDE-206、Cl-BDE-207和Cl-BDE-208。本研究還利用建立的準(zhǔn)靶向定性分析方法來(lái)篩查除飛灰以外的環(huán)境樣品(如土壤、污泥、室內(nèi)灰塵、空氣、煙氣、魚(yú)肉等)中的新型HOPs,并在一些樣品中發(fā)現(xiàn)了一些新型HOPs。3.在人尿液樣品中能確證的PAHs代謝物一共有19種,包括2種一相代謝物和17種二相代謝物。一相代謝物為二氫二醇PAHs,二相代謝物主要有OHPAHs葡糖醛酸代謝物和OH-PAHs硫酸代謝物,以及一些二羥基PAHs的葡糖醛酸化和硫酸化代謝物,另外還有二氫二醇-菲-谷胱甘肽-甘氨酸這種復(fù)雜代謝物。萘、芴和菲的代謝物種類(lèi)稍多,分子量較大的芘只發(fā)現(xiàn)兩類(lèi)代謝物—葡糖醛酸化羥基芘和硫酸化羥基芘。根據(jù)代謝物的物理化學(xué)性質(zhì)和色譜保留行為,可以推測(cè)出萘的一些代謝物的準(zhǔn)確化學(xué)結(jié)構(gòu)。4.計(jì)算模擬結(jié)果表明,鑒定出的HOPs大多具有持久性、生物富集性和毒性,是潛在的環(huán)境污染物,具有重要的環(huán)境研究意義。鑒定出的PAHs代謝物大多具有較強(qiáng)的極性和水溶性,容易隨尿液排出體外;且一般毒性較低,但有的代謝物具有發(fā)育毒性和致突變性,可能會(huì)影響人體健康。本研究建立的準(zhǔn)靶向定性分析方法適用于鑒定環(huán)境樣品中的有機(jī)污染物及其代謝物,尤其是HOPs以及羥基化POPs代謝物。在缺乏標(biāo)準(zhǔn)品的條件下,該方法是一種相對(duì)可靠、可行、高效的鑒定新型HOPs及有機(jī)污染物體內(nèi)代謝物的手段。本研究在環(huán)境樣品中篩查鑒定出一系列未見(jiàn)報(bào)道或較少報(bào)道的新型HOPs,在尿液樣品中鑒定出一些PAHs代謝物,并利用化學(xué)軟件計(jì)算了這些化合物的物理化學(xué)性質(zhì)、預(yù)測(cè)了它們的生物活性(如各種毒性等)、模擬了它們的環(huán)境行為和可能的代謝途徑。這些數(shù)據(jù)可以為篩查具有研究意義的新型HOPs和污染物的代謝物以作更深入的研究提供參考。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X502
【圖文】：

第四章 多環(huán)芳烴代謝物的定性分析裂途徑代謝物在質(zhì)譜上通常能產(chǎn)生共同的特征性子于鑒定其代謝物。在負(fù) ESI 源上，所有定量離子([M-H]-)。如圖 4.3 所示，在子離子掃描29, m/z 115, m/z 89 和 m/z 41。子離子 m/z 1H 產(chǎn)生的；子離子 m/z 115 是由 OHN 母離子是 OHN 及與 OHN 代謝物的特征子離子，細(xì)質(zhì)譜碎裂途徑見(jiàn)圖 4.3。其他三種 OH-PA也由相應(yīng)的母離子脫去一個(gè) CO 基團(tuán)生成。圖 4.4 所示。

圖 4.6. 人尿液樣品(未經(jīng)酶處理)中 OH-PAHs 的母離子掃描(PIS)總離子色譜圖(TIC). 注：(A):OHN 的 PIS-TIC 圖；(B): OHF 的 PIS-TIC 圖；(C): OHPhe 的 PIS-TIC 圖；(D): OHP 的 PIS-TIC圖；兩次 PIS 分別由兩個(gè)固定子離子進(jìn)行.四、代謝物初步鑒定(LC-MS/MS)OH-PAHs 在人體內(nèi)的理論代謝模式見(jiàn)表 4.1。這些代謝模式(一相代謝和二相代謝)導(dǎo)致了母體化合物 OH-PAHs 的分子量的變化。例如一種普遍發(fā)生的體內(nèi)代謝過(guò)程—葡糖醛酸化能夠產(chǎn)生分子量比母體化合物增加 176 u 的葡糖醛酸化代謝物。這些代謝過(guò)程導(dǎo)致的化合物分子量的變化值見(jiàn)表 4.1，利用這些變化值就可以計(jì)算出 OH-PAHs 可能代謝物的分子量。利用 LC-MS/MS 掃描，獲取可能代謝物的保留時(shí)間信息，然后利用兩次PIS 掃描，確定這些保留時(shí)間的色譜峰的母離子質(zhì)荷比，然后將這些檢測(cè)出的母離子質(zhì)荷比跟預(yù)測(cè)的可能代謝物的母離子質(zhì)荷比對(duì)比，篩查出可能的代謝物。通過(guò) LC-MS/MS 篩查，在人尿液樣品中初步鑒定出 83 種多環(huán)芳烴羥基化相關(guān)代謝物，分屬于 33 類(lèi)(具有相同分子式的代謝物歸于一類(lèi))，其中與羥基化萘、羥基化芴、羥基化菲和羥基化芘相關(guān)的代謝物數(shù)量分別為 16、23、38 和 6 種。

【參考文獻(xiàn)】

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6 潘柳萌;呂

本文編號(hào)：2773347