多氯联苯（PCB101）在鲫鱼体内羟基化代谢产物及其传递特征研究

发布时间：2020-10-20 05:20

　　 多氯联苯(Polychlorinated biphenyls PCBs)是斯德哥尔摩公约首批禁止的12种持久性有机污染物之一。其经多种途径释放到水生环境中,主要蓄积到水体和底泥,因而水生生物易受其污染,羟基多氯联苯(OH-PCBs)和甲磺基多氯联苯(MeSO_2-PCB101)是其在生物体肝脏中经细胞色素P450酶转化产生的主要代谢产物。这些持久性二代污染物由于其亲脂特性可在生物体内进行生物积累以及经食物链产生生物放大效应,在水生生物体内会产生与内分泌相关的毒性作用,继而导致的水产品质量安全问题,引起了国际范围的持续关注。我国对PCBs在水生生物体内及其在环境中的OH-PCBs的种类、分布和传递特征研究欠缺,尤其是在典型PCBs污染区,使其成为环境和水产品安全的隐患。本文以2,2',4,5,5'-PCB101为母体化合物,以鲫鱼为模型生物,采用腹腔注射对鲫鱼暴露PCB101,采用气相色谱串联三重四级杆质谱法(GC/MS/MS)鉴别PCB101在鲫鱼体内的代谢产物种类;研究代谢产物在不同组织间蓄积传递特征;并对典型PCBs污染区的环境及水生生物样品进行抽样测定,探索OH-PCBs在环境和水生生物中的分布和传递特征。研究结果如下:(1)建立了气相色谱(GC-μECD)法检测水产养殖底泥中10种OH-PCBs。底泥样品经6 mol/L的HCl调pH至3.0左右,正己烷提取后,提取液经固相萃取硅胶柱净化,确定了淋洗液比例及用量等参数,淋洗硅胶柱后,用正己烷/乙酸乙酯(1:1 V/V)洗脱,收集洗脱液经N_2吹干后进行硅烷化衍生,气相色谱法检测。研究确定淋洗液为正己烷/乙酸乙酯(98:2 V/V),用量5 mL;方法检出限4.00μg/kg,定量限8.00μg/kg;在4.00、8.00、20.0μg/kg的添加水平下,10种OH-PCBs的平均回收率为72.4%-94.0%,相对标准偏差(RSD)为1.73%-9.87%,并用于太湖水域实际水产养殖底泥中10种OH-PCBs检测。结论显示,该方法可用于水产养殖底泥中痕量OH-PCBs的检测。(2)建立了气相色谱同时检测水产品中PCB101及其羟基、甲氧基和甲磺基代谢产物的方法。以鲫鱼为模型生物,基质经HCl(2 mol/L)调节pH至3.0左右,正己烷/二氯甲烷(1:1 V/V)提取,浓硫酸去脂,采用固相萃取硅胶柱净化,洗脱液经N_2吹干后进行硅烷化衍生,气相色谱法检测。研究确定浓硫酸去脂用量为1mL,洗脱液正己烷/二氯甲烷(1:1 V/V)用量为8 mL;方法检出限2.00μg/kg,定量限5.00μg/kg;在5.00、10.0、20.0μg/kg的添加水平下,6种目标物的平均回收率为84.4%-104%,RSD为4.02%-8.75%,并对中国东海海域水产品进行了分析。研究结果表明,该方法可用于水产品中痕量水平PCB101及其三类代谢产物的同时分析,并且首次在中国东海海域水产品中发现PCBs代谢产物的存在,这也为进一步研究PCBs的环境行为及生物传递特征提供了数据支撑。(3)鉴别出PCB101在鲫鱼体内至少可以代谢产生羟基、甲氧基和甲磺基三类共5种代谢产物,在肝脏、胆、血液和肌肉等大多数组织中鉴别出主要的羟基代谢物为3-OH-PCB101和4-OH-PCB101,在血液中3-OH-PCB101比4-OH-PCB101表现出更高的蓄积优势,但4-OH-PCB101在肝脏和胆中的蓄积浓度比3-OH-PCB101稍高;在鲫鱼的胆、血液和脑等组织中鉴别出主要的甲磺基代谢物为3-MeSO_2-PCB101和4-MeSO_2-PCB101,4-MeSO_2-PCB101比3-MeSO_2-PCB101的组织分布更广,并且蓄积浓度略高;同时,在鲫鱼的肝、胆、血和脾中鉴别出甲氧基代谢物4-MeO-PCB101,PCB101在鲫鱼各组织中的蓄积浓度随时间的变化趋势相似。(4)通过对典型PCBs污染区的土壤、水样、底泥、鱼、虾和蟹等环境、水生生物样品中的10种OH-PCBs的含量进行测定,初步探索出PCBs在环境和生物样品中的分布和传递特征,低氯化OH-PCBs可能易于在环境介质和水生生物之间分布和传递,高氯化OH-PCBs可能倾向于在水生生物体内代谢和生物积累,并通过食物链在水生环境分布和传递,历史遗存以及当前新来源的PCBs,通过生物体代谢、微生物降解以及非生物反应产生的OH-PCBs,将对环境和水生生生物构成潜在安全隐患。研究PCB101在鲫鱼体内的代谢产物种类和类型,以及组织蓄积传递特征,典型PCBs污染区环境和水生生物样品中OH-PCBs的分布和传递特征,有助于深入认识PCBs在水生生物体内的转化代谢机制,为水产品安全隐患提出预警以及为风险评估提供技术支持,也有助于研究PCBs在环境的最终归向及存在形态、揭示环境中PCBs真实污染水平,对于环境及水产品安全问题有重要的意义和应用前景。
【学位单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS254.1
【部分图文】：

上海海洋大学硕士学位论文基代谢产物生物转化机制产物 PCB 环氧化物可能与内源性三肽谷胱甘肽（GSH）发生反谷硫代羟基取代的 PCB 代谢物，它可以通过脱水形成 PCBBs）[3, 40, 41]，每一个经过这种代谢途径的 PCB 都会产生两个 PCBs逐步降解成相应的半胱氨酸结合物，然后通过硫醚氨酸途径酰化作用形成硫醚氨酸[3, 40]，再通过半胱氨酸 S-共轭 β 裂解酶物中 C-S 键裂解形成 PCB 硫醇（SH-PCB），SH-PCB 再经过两用形成硫氧化物，最终转化成具有高亲脂性的路易斯碱 MeSO2 生物转化为 OH-PCBs 和 MeSO2-PCBs，以 PCB101 为例其生物 所示[3]。

图 2-1 硅烷化衍生反应Fig.2-1 Silylation derivation reaction在 20.0 ng/mL 水平下，10 种 OH-PCBs 硅烷化衍生的色谱图见图 2-2。10 种衍标物在 12-22 min 被完全分离，分离度良好且峰形尖锐对称。图 2-2 20.0 ng/mL 水平下混合标准工作液 10 种羟基多氯联苯衍生物色谱图20060010001400180022002600300010 12 14 16 18 20 22 24Time(min)123456789101. 4-OH-PCB92. 3-OH-PCB303. 2-OH-PCB654. 4-OH-PCB505. 3-OH-PCB1016. 4-OH-PCB1017. 4-OH-PCB1128. 3-OH-PCB1389. 4-OH-PCB10610. 3-OH-PCB180

当增加浓硫酸用量时，3-MeSO2-PCB101 和 4-MeSO2-PCB101 溶中的比例将增加，二者回收率会呈现不同程度的降低。CBs 在生物体内代谢产物还包括 PCB 硫酸盐等，虽然许多 PCB 硫酸的并且易于提取，但是辛醇/水的分配系数表明 PCB 硫酸盐可能具有性[165]，并且 PCB 硫酸盐在 33%硫酸的酸性条件下可以水CBs[166]。本研究中随着浓硫酸用量增加，3-OH-PCB101 和 4-OH-PCB也有所提高，可能的原因是，提取环节可能提取了微量的 PCB 硫酸件下水解产生了少量的 OH-PCBs。至于 PCB101 和 4-MO-PCB101 回可能是硫酸用量增加时，强酸性条件产生了试剂效应使得气相色谱增加所致。 去脂有效性确认确认采用浓硫酸去脂对 6 种目标化合物色谱分析的有效性。对鲫鱼基度 50.0 μg/kg，前处理后，6 种目标化合物的气相色谱图如图 3-3 所1
【参考文献】

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本文编号：2848273