典型有机污染物在鸡生命发育早期阶段的代际传递与生物转化

发布时间：2020-08-16 20:19

【摘要】：鸟蛋作为生物监测的工具被广泛应用于环境中污染物的污染状况调查。由于鸟蛋中的污染物只能来自于母体,因此了解污染物从母体到蛋中的代际传递过程,无论是从环境监测的角度还是从污染物对鸟类生命发育早期阶段潜在风险评价角度都具有重要意义。尽管已经有不少研究报道了卤代有机污染物在鸟类中的代际传递过程,但是所得的结果往往不尽相同,有时甚至互相矛盾。造成这种现象的原因可能与母体组织及子代样品的选择有关,然而现有研究很少开展母体组织选择对代际传递潜力影响的评价,并且关于产蛋顺序对蛋中污染物浓度及组成的研究也缺乏一致性的结果。此外,有机污染物的生物转化研究大多都是针对生物的成年期,而很少关注对污染物更为敏感的生命发育早期阶段的污染物生物转化。为此,本研究围绕鸡生命发育早期阶段的鸡蛋形成以及胚胎发育过程中污染物的代际传递、生物转化及组织分布过程,主要开展了两个方面的研究工作。一是利用人工染毒的鸡蛋孵化实验,通过化合物质量平衡计算及手性化合物对映体组成分析,研究了典型卤代有机污染物(PBDEs、PCBs、1,2-双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷和DPs)在鸡胚胎发育过程中的生物转化与组织分配。二是通过鸡的染毒食物喂养及产蛋实验,研究了PBDEs、PCBs和DPs在不同产蛋顺序中的浓度和组成变化,利用不同的母体组织计算并比较了化合物的代际传递潜力。此外,在国家留学基金委的资助下,我们对目前比较新型的有机磷酸酯及其代谢产物在澳大利亚不同地区鸡蛋中的分布进行了初步的研究。人工染毒的鸡蛋孵化实验结果表明,胚胎发育过程中胚胎对BDE209和DPs的吸收率(60%左右)低于其他化合物(均在80%以上)。胚胎对所研究的4种手性PCBs单体(CB95、CB91、CB149和CB132)都存在手性选择性代谢,并且对PCBs和BTBPE的代谢在孵化的前18天内就开始出现,而对PBDEs和DPs的代谢则主要发生在孵化期的最后3天。本研究确认了BDE85的一个羟基代谢产物以及其他几个潜在的代谢产物,但没有检测到DPs的代谢产物。由于在蛋壳中检测到了高浓度的BDE209,推测BDE209的减少可能主要是由于其被快速排泄出体外所致。尽管未检测到DPs的代谢产物,但化合物质量平衡计算的结果表明,在胚胎发育过程中anti-DP的代谢率(28%)高于syn-DP(12%),确认了鸡对反式DPs的选择性代谢作用。对雏鸡肝脏、胃、心、残余卵黄及残体(肌肉为主)中污染物的分析结果表明,肝脏相对富集所有化合物,而残体相对亏损除BDE47外的全部化合物,心脏中则相对富集3个PCBs单体。这种组织分布的差异与不同器官形成的时间、脂肪含量都有关系。化合物在雏鸡肝脏与残体之间的脂肪归一化浓度之比与化合物的log K_(OW)值之间存在显著正相关关系,表明雏鸡肝脏中相对富集高亲脂性的化合物。鸡的染毒食物喂养及产蛋实验结果表明,鸡蛋中目标化合物的浓度与组成模式随产蛋周期呈周期性的变化,且DPs和BDE209的变化模式明显不同于其他PCBs和PBDEs单体。PBDEs的同系物组成随产蛋的时间逐步由BDE209为主转为BDE100和BDE153为主;随产蛋的进程,相对难以代谢的PCBs单体(CB138和CB180)在蛋中的相对含量增加。而DPs的反式异构体比例则不断上升。成鸡对化合物的代谢及不同化合物在代际传递上的差别是造成这种变化的主要原因。利用母鸡中未发育完全的卵黄与其他母体组织中污染物含量的分析结果计算了目标化合物的代际传递潜力,结果发现当以肌肉、胃、肺和心脏作为母体组织代表时,代际传递潜力与化合物的log K_(OW)呈负相关性(log K_(OW)7),而当用肝脏、脂肪、小肠和肾脏作为母体组织代表时,代际传递潜力与log K_(OW)之间无明显关系,但DPs和BDE209呈现比其他化合物更高的代际传递潜力。结合前述DPs与BDE209在蛋中不同于其他化合物的浓度变化模式及BDE209在开始所产蛋中较高的相对丰度,我们认为后面四个组织作为母体组织反映的化合物代际传递潜力可能更符合真实情况。对澳大利亚各地区鸡蛋中有机磷酸酯的分析结果表明,不同地点鸡蛋样品的蛋黄与蛋清中均检出了部分有机磷酸酯(OPEs)及其代谢产物,并且代谢产物的含量要相对高于其母体化合物。表明此类污染物已经广泛的存在于环境之中。OPEs在蛋黄与蛋清间的分布与化合物的分子量存在负的相关性,OPEs在鸡蛋中的分布行为很可能与亲脂性的卤代阻燃剂不同。通过本研究的开展,进一步增强了对典型卤代有机污染物在鸟类生物的胚胎发育和代际传递过程中行为与归趋的理解,同时结合对OPEs在鸡蛋中赋存情况的初步探讨,为正确认识和评估此类污染物对鸟类生物生命发育早期阶段的胚胎毒性及潜在健康风险提供了依据。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X592
【图文】：

9图 1.1 典型 OPEs 与其代谢产物的结构式Figure 1.1 Chemical structures of the selected OPEs and mOPEs1.2 OHPs 在鸟类中的迁移与转化规律由于鸟类通常处于食物链的较高位置，即使是环境中微量的污染物可能够通过食物链的放大作用富集在鸟类体内。鉴于鸟类对环境污染变化的这种高度

第 2 章 材料与方法烷重新定容至 200 μL，仪器分析前加入回收率指示物（BDE77、BDE181、BDE205 和13C-BDE209；PCB30、PCB65 和 PCB204）。环境介质样品中，粪便样品准确称取 4 g，加入过量的无水硫酸钠除水并充分研磨待测；饲料样品直接准确称取 1 g，充分研磨后待测；蛋壳样品全部称取，加入过量无水硫酸钠后充分研磨待测。后续的分析方法与上述生物样品相同，样品前处理技术路线见图 2.1。

洲鸡蛋样品部分的样品为采集自澳大利亚不同州的鸡蛋，将蛋黄与蛋清混合样品，目标化合物为有机磷酸酯（OPEs）及其）。和蛋清样品经 48小时冷冻干燥后，充分研磨为均匀粉末。称加入内标后，用 5 mL 乙腈和甲苯的混合溶剂（90% / 10%时。提取液经聚四氟乙烯滤膜（0.45 μm）过滤后，将溶剂转以 FL-PR固相萃取柱净化样品，首先用 8mL正己烷洗脱并弃洗脱并收集。将含有目标物的溶液经 d-SPE 用 Z-Sep/DSC1通过 StrataXAW商品柱进一步净化，用 3mL含有 5%三乙，氮吹至近干后，用含有 5% 乙腈的超纯水重新定容至 100实验流程见图 2.2）。

本文编号：2794891