本文選題：聚二甲基硅氧烷 + 被動采樣��； 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)》2017年博士論文

【摘要】：環(huán)境中疏水性有機污染物(HOCs)由于具有持久性、生物積累性和毒性被廣泛關(guān)注,研究者們對其環(huán)境行為和生物積累過程進行了大量研究。污染物的生物積累濃度對評價其生態(tài)健康風(fēng)險具有重要作用,但是通過實驗室生物測試或者采集野外生物樣品來定量生物體內(nèi)HOCs濃度需要較高的實驗成本,因此有必要發(fā)展新興測試技術(shù),通過監(jiān)測環(huán)境介質(zhì)濃度來準確估算生物積累濃度。近年來以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為吸收相的平衡被動采樣器被廣泛用于監(jiān)測環(huán)境中HOCs,在達到熱力學(xué)平衡的狀態(tài)下,HOCs在環(huán)境介質(zhì)、采樣器和生物體之間的逸度相同,此時可以直接由HOCs在采樣器中的濃度結(jié)合其在生物相和PDMS之間的平衡分配常數(shù)來估算生物體內(nèi)平衡積累濃度。然而,目前HOCs在生物相和PDMS之間平衡分配常數(shù)的數(shù)據(jù)較為缺乏,特別是高疏水性有機污染物。此外,雖然脂肪是HOCs在生物體內(nèi)的主要分配相,對于部分蛋白質(zhì)含量較高的生物體,污染物在其體內(nèi)蛋白質(zhì)中的分配可能影響污染物的生物積累,而有關(guān)HOCs在蛋白質(zhì)相和PDMS的平衡分配常數(shù)的數(shù)據(jù)也相當匱乏。最后,現(xiàn)有研究多集中在水環(huán)境中HOCs的生物積累,相對缺少大氣污染暴露下的生物體積累濃度數(shù)據(jù)。因此,本研究從測定生物相和PDMS之間的平衡分配常數(shù)入手,將沉積物的平衡被動采樣濃度用于估算底棲無脊椎動物的生物積累濃度,探究蛋白質(zhì)相對HOCs生物積累的影響,然后選擇信鴿作為大氣中HOCs的監(jiān)測物種,測定信鴿體內(nèi)污染物的積累濃度,探究其與信鴿年齡和大氣濃度的關(guān)系,最后,研究PDMS平衡被動采樣估算生物組織中高疏水性有機污染物的生物積累量的適用性。首先,本論文建立了預(yù)加載PDMS解吸的方法,測定了21種多氯聯(lián)苯、14種多溴聯(lián)苯醚、德克隆和十溴二苯乙烷在PDMS和儲存性脂肪、膜脂肪和蛋白質(zhì)間的平衡分配常數(shù)(KSL,PDMS、KML,PDMS和Kpro,PDMS)。雖然目標化合物的疏水性范圍很廣,辛醇-水平衡分配常數(shù)(log KOW)從5.07到11.6,但是測得的KSL,PDMS、KML,PDMS和Kpro,PDMS值范圍相對穩(wěn)定,分別為5.36 52.5、0.286 11.8和0.067 2.62g/g。儲存性脂肪的相對吸收能力最強,膜脂肪次之,蛋白質(zhì)最弱。對于log KOW9的目標化合物,kpdms,pro值范圍為0.382 14.9g/g,而且不受預(yù)加載pdms膜片厚度影響,但是對于高疏水性有機污染物,由于其在pdms中擴散速率較慢,顯著受pdms厚度影響,當分配體系中預(yù)加載pdms膜片厚度由209μm減小到58μm,其kpdms,pro值隨之降低。由最薄的58μm厚pdms膜片測得的高疏水性有機污染物的kpdms,pro范圍為1.78 6.85g/g,和logkow9的目標化合物保持一致。結(jié)果說明了hocs在pdms和生物相間的分配不受疏水性的影響,有利于pdms被動采樣器對hocs生物積累的預(yù)測。接著,選用夾雜帶絲蚓作為底棲無脊椎動物的模式生物,使用沉積物pdms平衡被動采樣對夾雜帶絲蚓體內(nèi)hocs的積累濃度進行估算。檢索收集文獻中pdms平衡濃度和夾雜帶絲蚓的積累濃度數(shù)據(jù),使用文獻中pdms平衡濃度以及本研究測得的ksl,pdms、kml,pdms和kpro,pdms,對夾雜帶絲蚓的平衡生物積累濃度進行估算。只考慮儲存性脂肪的估算積累濃度與實測的積累濃度相關(guān)性關(guān)系良好,對數(shù)值線性擬合斜率為1.06,r2=0.931,所有化合物估算值和實測值的差異在10倍范圍以內(nèi),說明該預(yù)測有效可行。進一步,比較了只考慮儲存性脂肪作為分配相的單項預(yù)測模型和同時考慮儲存性脂肪、膜脂肪和蛋白質(zhì)三種生物相的多相預(yù)測模型的估算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)考慮膜脂肪和蛋白質(zhì)的積累貢獻未顯著提高預(yù)測的準確度,說明目前使用的單相預(yù)測模型可以滿足底棲無脊椎動物體內(nèi)hocs積累量的估算。其次,在廣州市區(qū)采集了29只信鴿對城市大氣中多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、有機氯農(nóng)藥和鹵代阻燃劑進行生物監(jiān)測,測定了信鴿肺、肝臟和脂肪組織中的積累濃度。發(fā)現(xiàn)這些hocs在信鴿體內(nèi)的積累未呈現(xiàn)顯著的性別差異。肺中積累濃度顯著高于肝臟和脂肪,而且信鴿食物和飲用水中只檢測到低濃度的多環(huán)芳烴,說明呼吸作用是hocs在信鴿體內(nèi)的主要積累途徑。信鴿體內(nèi)積累濃度由高到低為多環(huán)芳烴多溴聯(lián)苯醚有機氯農(nóng)藥多氯聯(lián)苯德克隆,同一類化合物中三環(huán)多環(huán)芳烴、高溴代多溴聯(lián)苯醚、p,p’-dde、低氯代多氯聯(lián)苯和反式德克隆的相對豐度較高,總濃度和組成均與大氣中污染物一致。對比不同年齡的信鴿體內(nèi)hocs濃度發(fā)現(xiàn),1年的信鴿體內(nèi)多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯濃度顯著高于5年和10年的濃度高,可能是由于高強度的飛翔訓(xùn)練增加了污染物在肺和肝臟中的積累,但是由于兩類污染物的代謝差異,導(dǎo)致其在脂肪組織中的積累量隨著年齡變化趨勢正好相反。信鴿體內(nèi)有機氯農(nóng)藥展現(xiàn)出隨著年齡增加降低的趨勢。多溴聯(lián)苯醚和十溴二苯乙烷在信鴿肺中觀察到明顯的隨暴露時間增長積累增加的趨勢,但是肝臟和脂肪組織中未觀察到類似趨勢,推測是由于這些高疏水性阻燃劑大部分附著在大氣顆粒相,通過呼吸進入信鴿肺部,由于其生物可利用性較低,難以遷移到其他器官,主要以附著于顆粒物的形式沉積在肺組織中。野生鳥類對HOCs的積累存在多種途徑,而信鴿主要是通過呼吸作用積累大氣中的HOCs,體內(nèi)積累濃度要顯著低于野生鳥類。因此,信鴿作為單純暴露于大氣污染的監(jiān)測物種,其體內(nèi)HOCs積累數(shù)據(jù)可以為評估城市居民的呼吸暴露風(fēng)險提供參考。最后,對信鴿脂肪組織進行PDMS平衡被動采樣,發(fā)現(xiàn)滴滴涕和多溴聯(lián)苯醚的估算濃度與實測值呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,斜率為0.885,r2=0.868,說明平衡被動采樣方法可以取代溶劑萃取方法測定脂肪組織中HOCs的生物積累濃度。研究中可測定的最高疏水性化合物為BDE-209,反映PDMS平衡被動采樣可以用于生物組織中高疏水性有機污染物的定量�？偠灾�,本論文結(jié)合生物相-PDMS平衡分配常數(shù)的測定和PDMS平衡被動采樣,對不同類型生物體內(nèi)HOCs的積累濃度進行預(yù)測,為PDMS平衡被動采樣在生物積累濃度估算中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)方法。通過將環(huán)境被動采樣與生物積累過程相聯(lián)系,可以建立環(huán)境監(jiān)測濃度和生物效應(yīng)濃度的關(guān)聯(lián),為環(huán)境基準的制定和生態(tài)風(fēng)險評價提供了新方法。
[Abstract]:In recent years , the equilibrium distribution constants of HOCs in biological phase and PDMS have been studied . pro,PDMS鍊艱寖鍥寸浉瀵圭ǔ瀹，

本文編號：1889342