塑料添加剂复合污染的拟雌激素效应文献综述

 2023-08-11 10:08
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文献综述(或调研报告):

环境雌激素的研究进展

摘要:雌激素在动物生长发育中具有重要的调控作用,环境雌激素作为一种新型持久性有机污染物进入国内外研究的焦点。本文针对环境雌激素的来源、危害,并就有关环境水平的监测,降解的国内外近年相关研究进展进行综述。

环境雌激素(Environmental Estrogens, EEs),又称为异雌激素(Xenoestrogens),环境内分泌干扰物(Environmental Endocrine Disruptor),环境荷尔蒙(Environmental Hormones)。是一类进入机体后,具有干扰体内正常内分泌物质的合成、释放、运输、结合、代谢等过程,激活或抑制内分泌系统的功能,从而破坏维持机体稳定性和调控作用的化合物,包括人工合成化合物及植物天然雌激素[1]。上世纪70年代,美国部分地区鸟类、爬行类以及哺乳类野生动物正常的内分泌功能受到干扰,造成生理功能受损,子代畸变等异常反应。这些化学物质都有激素样的作用,即化学物数量很少,也可能导致各种生物的性激素分泌量下降、活性减弱、精子数量减少、生殖器官异常、癌症等发病率增加,并影响到各种生物的性行为、生殖功能、免疫系统和神经系统等等。国家自然科学基金委员会于1997年开始设立了有关方面的基金项目, 环境激素以及相关的环境和生殖问题的研究正在形成热点。

1.环境雌激素的来源

全世界都高度关注水环境中存在的内分泌干扰化学物质的影响,这些化学物质可以改变野生动物和人类的生理功能。研究表明,目前内分泌干扰物中有超过200种的化学物已被证实具有雌激素活性[2]。环境中具有雌激素活性的物质主要有两大类:排放到环境的天然雌激素与人工合成物。天然环境雌激素由茶叶、牧草等植物释放,主要包括雌酮、17beta;-雌二醇、17alpha;-雌二醇、雌三醇。人工合成物主要包括类固醇衍生物、多氯联苯类、二恶英类、农用化学品类、双酚类、酞酸酯类,氟利昂,苯酮烷基酚如壬基酚等也是主要的人工合成环境雌激素。铅,汞,有机锡化合物等亦可不同程度表现雌激素样作用,环境雌激素按类别列表,见表1【3】

表1 EEs的来源及分类.

分类 EEs

天然EEs

动物、人体内 雌酮(E1)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3). .孕酮、睾酮等

植物 木聚糖、香豆素、黄酮类、拟雌内醇等

真菌 玉米赤霉烯酮等.

人工合成EEs

合成环境雌激素 炔雌醇(EE2)、乙烯離酚(DES)、炔雌醚等

工业化学品 洗涤剂类(烷基酚等)、多氯联苯(PCBs)、

多溴联苯醚(PBDEs).邻苯二甲酸酯( PAEs) ,双酚A( BPA)

农药类 杀虫剂(DDT类农药等)、杀线虫剂

(呋喃丹等)、杀菌剂(多菌灵等)、

除草剂(阿特拉津.甲草胺等)

废水处理厂的废水是内分泌干扰物进入河道的主要点源之一,暴露与一系列生殖影响有关[4]。工业生产、排放也是环境雌激素的主要来源。亚磷酸烷基酚酯可用作塑料中的紫外线稳定剂。壬基酚聚氧乙烯醚用于洗衣房、建筑物的地板和表面清洁、洗车、防静电清洁剂和金属清洁。烷基酚聚氧乙烯酯用于制造化妆品、洗漱用品、肥皂和洗涤剂。农业生产中,杀虫剂DDT以及其生产副产物DDE均有雌激素样作用。此外,啤酒生产过程中亦有雌激素样物质[5]。

2.环境雌激素的健康危害

环境雌激素大多通过地表径流或地下水渗透进入天然水体,且在环境中有较强的稳定性,能够长期存在,并在河流、湖泊的沉积物和生物体内积累,通过食物链影响到不同种类的生物群体。虽然EEs在水体中仅以痕量级别存在,但仍会对生物体带来潜在的危害。

对于内分泌系统,有研究表明,少于1ng/L的EE2可致使正常情况下体内不可能产生雌激素的雄性虹鳟鱼分泌雌性激素;4ng/L 的EE2可致使雄性黑头鱼不能正常发育第二性征[6]。此外,处理EEs过程中的中间产物或最终产物可能会对环境带来更大的危害。 Qi,Othman等发现双酚A可造成男性激素紊乱,生精细胞的损伤,最终导致雄性不育,例如,在双份的刺激下。可引起睾丸细胞凋亡、产生氧化应激,进而造成精子生成紊乱。病理学研究表明BPA可引起睾丸细胞出现空泡、细胞核消失、坏死、曲精小管中精子含量降低,精子凝集成团,间质细胞减少等变化[7-8]。

对于免疫系统,刘源[9]等现雌激素能抑制CD 4T淋巴细胞在胸腺中的发育分化,使双阳性阶段的T细胞数量减少而使得胸腺萎缩。同时,雌激素还能刺激胸腺外不正常的T细胞发育分化。环境雌激素类物质会影响胰岛细胞的功能。Fei等[10]发现胰岛细胞INS-1进行环境雌激素污染试验,通过单细胞凝胶电泳技术测试环境 雌激素污染后INS-1细胞的DNA损伤,发现INS-1 细胞的DNA出现损伤,表征其损伤的蛋白质p53 和P-Chk2合成量也显著升高。

对于致癌作用,余增丽[11]等研究几种常见环境雌激素对人乳腺癌细胞MCF-7凋亡的影响,探讨其促进肿瘤细胞增殖的作用机制,在细胞内源性雌激素被耗尽,外源性雌激素缺乏的情况下,双酚A、壬基酚,可缓解MCF-7细胞凋亡,邻苯二甲酸酯类可促进MCF-7细胞增殖。张付闯[12]等研究表明,暴露双酚A能够引起小鼠乳腺细胞内反应,改变乳腺细胞病理结构,使乳腺导管增生,增加乳腺导管二级结构,三次分支,且乳腺导管宽度增加。

研究证实,人类在使用上述物质时,DEHP 即向空气中释放雌激素样物质,对人体和动物的内分泌系统进行干扰。酒和啤酒中含有来自谷物和麦类等原料中的雌激素样物质,慢性嗜酒者出现的女性化特征便可能与此有关[13]。

3.环境雌激素的监测水平

环境雌激素的环境分布与污染源息息相关,废水处理厂和工业产品的废水中,环境雌激素含量较高,通过地表径流流入地表水,地下水,河流等水体。环境雌激素污染物(包括 天然雌激素及有机污染物等),他们可以通过吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程进行迁移转化,其生物降解过程之后论述。由于环境雌激素不容易被生物降解,因此极易通过食物链在生态系统内进行生物富集,环境中不易测出的微量或痕量雌激素经过3-4个营养级的富集即可达到惊人的浓度。

日本环境厅调查了22种内分泌干扰物在公共水域及地下水中的分布,检出11种化合物,检出频率较高的为壬基酚、双酚A等。 不仅日本水体中检出了环境雌激素的污染,世界多地水体、淤泥中也均有污染的报道。 Jean等发现法国河水中4-叔辛基酚(4-OP)达到0.001~0.077mg·L-1, 工厂、农村和城镇采样点的土壤中4-OP已达到0.005~0 49mg·L-1。韩国的海湾水域淤泥中辛基酚浓度达到每克干重11ng[14]。

滕卫林[15]研究表明杭州市粮食、蔬菜、水果中几种农药残留总的检出率为14.7%,食用油,白酒食品中邻苯二甲酸酯类的检出率比较高,基本上抽检到的样品都有微量的检出。三类食品检出率高的化合物种类略有不同,但是DEHP、DNOP和DBP的检出率都比较高,均在70%以上。从量上看,食用油中邻苯二甲酸酯类总体含量相对较低,检出含量最高的为DEHP 2.83mg/kg,白酒和其他食品中有检出DEHP12.1mg/kg和29.2mg/kg。

各种各样的雌激素在环境中的含量较低,且很多种环境雌激素共同存在于同一环境下,它们之间可能发生相互作用或是和周围其他的化合物之间发生作用,而具体能够检测环境中雌激素的含量或效应值的技术有仪器分析法和生物学方法等。

仪器分析法主要是检测环境雌激素的具体浓度的变化,能够定量检测出不同样品中污染物的浓度;从上个世纪八十年代以来,对有毒有机污染物的检测和去除,受到了国际上很多研究者的关注。而在现代环境分析技术中心,色谱串联质谱法是目前最为出色的化学分析法,对于环境中的痕量化合物的定量和定性分析来说,是非常合适的。

色谱法是一种分离和分析方法,其中涉及到固定相和流动相的概念,固定相顾名思义是指保持不动的相,流动相是指含有待分离的混合物的流体,经过固定相后 而得到分离。常用的气相色谱法主要有 GC/MS,GC/MS/MS 等,一般采用毛细管柱,程序升温,以高纯氮气或氦气作载气[16]。 目前已有多种新的高效液相色谱技术得到运用。

质谱法是利用高速电子来撞击气态分子或原子,然后将电离后的正离子加速导入到质量分析器当中,然后按照它们的质荷m/z(质量和所带电荷的比值)的大小顺序进行收集和记录数据,即得到质谱图。通过测定离子的准确质量,化合物的化学分子式和结构就可以准确的得到。常用的液相色谱法有 LC/MS,LC/MS/MS 等[17]。 随着色谱技术的逐渐提高,质谱法的使用渐渐减少。

相对于其他方法来说,仪器分析法精确度较高,灵敏度也很好,能够精确的检 测出混合在一起的不同物质的浓度。但是,使用 GC/MS 测定环境中的痕量污染物时,需要进行复杂的前处理,如加标、萃取、净化和浓缩等,一般分析一组式样要花费2到3周的时间,耗费时间;另外,仪器法检测要用到的仪器都很昂贵,而且仪器较大不宜携带。

4.环境雌激素的降解

环境雌激素的降解以生物降解和光解为主。环境雌激素污染物绝大部分是不容易被生物降解的。环境雌激素不易被生物降解,不等于不能进行生物降解,这方面的研究具有重要的意义。例如,农药等也可以进行生物降解,如壬基酚的生物降解主要按还原、氧化和脱氯化氢等机理进行。如环境雌激素污染物中大部分为农药、杀虫剂等,如DDT,PCB,壬基酚等。壬基酚是内分泌干扰物中毒性最大、最难生物降解的污染物,对环境的污染比较严重,主要通过非离子表面活性剂—烷基酚聚环氧乙烷醚(NPEO)在环境中生物降解产生。NPEO进入环境后,在生物的作用下逐步降解,而成为其较为稳定的中间产物。此外,有研究表明,固定化技术可以提高菌株降解污染物的能力。Bai[18]等发现Y2-PD-IONPs(功能化Fe304纳米颗粒固定化鞘氨醇单胞菌Y2)能够在2~12d有效地降解无机盐培养基和污水中99.9%和 100%的NPEOs,循环利用6次后,Y2-PD-IONPs仍然保持70%以上的降解活性。

如前所述,有机锡具有雌激素样作用,三丁基锡是防生物附着油漆的毒性添加剂,系属与水体直接接触的有机锡,因而对水环境,特别是船舶集中的水域造成的污染最大。有机锡入水后经水中扁藻等微生物缓慢降解,降解过程受到光照,PH,温度影响,最终转化为无机锡。

孟冲[19]的研究表明,土壤、海藻酸钙、MnO2超声有助于五种环境雌激素雌酮(E1)、B.雌二醇(E2),雌三醇(E3)和人工合成雌激素17alpha;-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA)的降解,其中土壤对各环境雌激素的降解能力最强,MnO2可显著促进EE2的降解,各阶交互效应均表现显著,且呈现出不同的作用方式。Deng等[20]对17beta;-雌二醇,紫外光照射下的光解进行了研究,结果表明,这些雌激素均有不同程度的降解。以紫外灯作为辐射光源,研究了影响水溶液中17beta;-雌二醇光降解反应中降解速率的相关因素。实验结果表明,17beta;-雌二醇为初始浓度越小,降解速率越快。

结语

环境雌激素干扰体内正常内分泌物质的合成、释放、运输、结合、代谢等过程,激活或抑制内分泌系统的功能,从而破坏维持机体稳定性和调控作用的化合物, 并导致发育和生殖问题,从而影响人类的生存和发展。因此非常有必要深入研究如BPA,NP等环境雌激素的深层作用机制,探索建立环境雌激素的危害机制以及建立更加立灵敏快速简捷的环境雌激素检测方法,对将来有着更加现实的意义。

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文献综述(或调研报告):

环境雌激素的研究进展

摘要:雌激素在动物生长发育中具有重要的调控作用,环境雌激素作为一种新型持久性有机污染物进入国内外研究的焦点。本文针对环境雌激素的来源、危害,并就有关环境水平的监测,降解的国内外近年相关研究进展进行综述。

环境雌激素(Environmental Estrogens, EEs),又称为异雌激素(Xenoestrogens),环境内分泌干扰物(Environmental Endocrine Disruptor),环境荷尔蒙(Environmental Hormones)。是一类进入机体后,具有干扰体内正常内分泌物质的合成、释放、运输、结合、代谢等过程,激活或抑制内分泌系统的功能,从而破坏维持机体稳定性和调控作用的化合物,包括人工合成化合物及植物天然雌激素[1]。上世纪70年代,美国部分地区鸟类、爬行类以及哺乳类野生动物正常的内分泌功能受到干扰,造成生理功能受损,子代畸变等异常反应。这些化学物质都有激素样的作用,即化学物数量很少,也可能导致各种生物的性激素分泌量下降、活性减弱、精子数量减少、生殖器官异常、癌症等发病率增加,并影响到各种生物的性行为、生殖功能、免疫系统和神经系统等等。国家自然科学基金委员会于1997年开始设立了有关方面的基金项目, 环境激素以及相关的环境和生殖问题的研究正在形成热点。

1.环境雌激素的来源

全世界都高度关注水环境中存在的内分泌干扰化学物质的影响,这些化学物质可以改变野生动物和人类的生理功能。研究表明,目前内分泌干扰物中有超过200种的化学物已被证实具有雌激素活性[2]。环境中具有雌激素活性的物质主要有两大类:排放到环境的天然雌激素与人工合成物。天然环境雌激素由茶叶、牧草等植物释放,主要包括雌酮、17beta;-雌二醇、17alpha;-雌二醇、雌三醇。人工合成物主要包括类固醇衍生物、多氯联苯类、二恶英类、农用化学品类、双酚类、酞酸酯类,氟利昂,苯酮烷基酚如壬基酚等也是主要的人工合成环境雌激素。铅,汞,有机锡化合物等亦可不同程度表现雌激素样作用,环境雌激素按类别列表,见表1【3】

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