环境中一溴联苯醚(4-BDE)的来源和降解

一溴联苯醚(4-BDE)为多溴联苯醚脱溴后的最终产物,是重要的环境持久性有机污染物。分析4-BDE成因及其环境降解机制是进行4-BDE植物修复机制研究以及建立其类似物植物修复方法的理论基础。环境介质中4-BDE主要由高溴代联苯醚经光解和生物代谢降解产生。4-BDE经过复杂的代谢机制被光氧化形成联苯醚、羟基联苯醚、苯酚、苯、羧酸以及具有腐殖酸类化合物等多种光解产物。4-BDE经厌氧微生物作用后,降解产物主要有联苯醚和溴离子。好氧微生物可利用4-BDE作为生长碳源,在酶的作用下开环并彻底降解为CO2和H2O。

紫红笛鲷Cyp1a基因克隆、表达及其对一溴联苯醚和十溴联苯醚胁迫的响应

细胞色素P450酶(Cytochrome P450,CYPs)由P450基因编码,其中Cyp1a基因参与不同类型外源物质的生物转化和代谢。克隆了紫红笛鲷(Lutjanus argentimaculatus)Cyp1a基因,对其组织表达模式进行分析,探讨了不同质量浓度(10、50和250μg·L^(−1))一溴联苯醚(4-bromodiphenyl ether,BDE-3)和十溴联苯醚(decabromodiphenyl ether,BDE-209)胁迫对紫红笛鲷肝脏Cyp1a表达及7-乙氧基香豆素-O-脱乙基酶(7-ethoxyresorufin O-deethylase,EROD)活性的影响。结果表明,紫红笛鲷Cyp1a cDNA全长2540 bp,开放阅读框长1566 bp,编码521个氨基酸。同源分析结果表明紫红笛鲷CYP1A与花鲈(Lateolabrax maculatus)CYP1A蛋白相似性最高(92.69%),进化树分析与白梭吻鲈(Sander lucioperca)聚为一支,进化地位最近。Cyp1a基因在紫红笛鲷肝脏表达量最高,其次是脑和鳃,肌肉最低。10μg·L^(−1)BDE-3和BDE-209未对Cyp1a基因表达和EROD活性产生影响,而50和250μg·L^(−1)BDE-3胁迫7~15 d则对两者产生显著抑制,且呈现剂量效应。与BDE-3相反,50和250μg·L^(−1)BDE-209处理组Cyp1a基因表达和EROD活性显著增加,且Cyp1a基因表达与EROD活性呈显著正相关。高浓度BDE-3和BDE-209可对紫红笛鲷肝脏Cyp1a基因的表达产生影响,但两者的影响模式不同。

4-一溴联苯醚的紫外光降解反应研究

以汞灯为光源研究了4-一溴联苯醚在有机溶剂中的光化学反应特性,探讨了初始浓度、紫外光源和溶剂介质对其光解速率的影响。结果表明,4-一溴联苯醚在有机溶剂中的紫外光降解均符合准一级动力学规律;300 W汞灯下,4-一溴联苯醚在不同有机溶剂中的光解速率存在明显差异,其在正己烷中的降解速率与甲醇接近,分别为1.22 min-1和1.20 min-1,而在丙酮中光解速率显著降低,仅为0.0082 min-1;光源强度越高,4-一溴联苯醚降解速率越快;因竞争吸光作用,溶液初始浓度也对4-一溴联苯醚的光解反应有影响,初始浓度增高其降解速率减慢。

排放管控前后电子垃圾回收区农业土壤中PBDEs时空分布变化动态

为探明排放强度得到控制后,多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)在典型电子垃圾回收区农业土壤中的时空分布变化特征及其迁移转化情况,根据2010年本课题组布置的采样点进行二次布点,于2017年8月在贵屿及周边区域采集了74份土壤样品,共测得55种PBDEs浓度数据。利用主成分分析、Pearson相关分析解析了55种PBDEs的潜在来源;通过与2010年所测数据对比,利用地理信息系统(GIS)研究区域土壤中PBDEs的时空分布变化特征;以BDE209为例,建立环境多介质逸度模型模拟其在介质间迁移转化的动态。结果表明:一到十溴联苯醚的几何平均浓度范围为0.08~42.27 ng·g^(-1),相比于2010年的0.03~230.00 ng·g^(-1),最大值明显降低;源解析结果显示,贵屿农业土壤可能仍受商用五、十溴联苯醚工业品影响,且该地区的PBDEs的降解过程可能为一个逐步、连续的脱溴反应;PBDEs时空分布特征显示,从2010年到2017年间,一溴联苯醚在研究区域土壤内浓度呈增加趋势,污染均匀扩散到全研究区,其他溴代的PBDEs浓度多以贵屿镇为中心显示岛状分布向周围扩散并呈下降趋势;多介质逸度模型模拟结果表明BDE209在研究区域中主要汇集于土壤和沉积物中,且其消失途径以土壤降解为主;通过一溴联苯醚储量估算,其在贵屿地区一年间(2020年)的新增储量保守估算仍有0.42 t。本研究表明,排放强度得到控制后,土壤中PBDEs的最主要组分BDE209及其他高溴代PBDEs会逐级脱溴降解为低溴代PBDEs,最终转化为一溴联苯醚(BDE1、BDE2、BDE3),已有研究证实其具有生物毒性,目前对人类的毒理学研究尚为空白,应该引起足够的关注。