四溴乙基环己烷(TBECH)立体异构体的分析方法与环境行为及毒性效应研究进展

1,2-二溴-4-(1,2-二溴乙基)-环己烷,又名TBECH(tetrabromoethylcyclohexane,四溴乙基环己烷),是一种添加型的新型溴代阻燃剂.TBECH的立体结构复杂,具有4个异构体,每个异构体又均含有一对对映体.随着传统溴代阻燃剂的禁止生产或限制使用,TBECH作为替代品之一被广泛用于建筑业、纺织业和电子等各行业.TBECH具有长距离迁移性、生物累积性和潜在毒性,被认为是一种可能的持久性有机污染物.通过对TBECH立体异构体的分析方法、环境行为和毒性效应研究的最新进展进行综述发现,TBECH的检测通常采用气相色谱质谱联用法,但仅集中于对环境样品中TBECH非对映异构体的分离分析,对映体水平的检测将成为未来TBECH立体异构体分析的发展方向.TBECH已在大气、水体、沉积物、土壤等环境介质和生物体中被陆续检出,并对生物体产生内分泌干扰、生殖发育等毒性效应,其各立体异构体具有特异的环境行为,表现出选择性的生物累积、转化和毒性效应.鉴于目前TBECH环境行为的研究主要关注水生生态系统,而从立体异构体水平出发的研究还很欠缺,建议今后加强对陆生生态系统中TBECH污染状况、分布特征以及环境行为的研究,进一步从异构体和对映体水平深入探讨TBECH的环境过程和生物效应,全面认识环境中TBECH的迁移转化规律及最终归趋.

1,2-二溴-4-(1,2-二溴乙基)环己烷(TBECH)对土壤中蚯蚓(Eisenia foetida)的毒性效应

1,2-二溴-4-(1,2-二溴乙基)环己烷(1,2-dibromo-4-(1,2-dibromoethyl)cyclohexane,TBECH)作为一种新型溴代阻燃剂已在多种环境介质和生物体中被检出,但其毒性效应研究相当匮乏。笔者研究了赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)对土壤中TBECH的4种异构体(α-TBECH、β-TBECH、γ-TBECH和δ-TBECH)的选择性积累,考察了TBECH对赤子爱胜蚓的生长、蚯蚓体内自由基水平、丙二醛(MDA)、磷酸化组蛋白(γ-H2AX)含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,蚯蚓对TBECH的富集存在异构体选择性,γ-TBECH的生物土壤富集因子(BSAF)大于其他异构体。低浓度暴露(50~200 mg·kg^(-1))时,蚯蚓平均体质量、死亡率与空白组均无显著性差异,高浓度暴露(≥400 mg·kg^(-1))时,随暴露浓度的增加,平均体质量下降,死亡率增加。TBECH暴露过程中,蚯蚓体内MDA和γ-H2AX含量显著增加。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及谷胱甘肽S转移酶(GSTs)的活性在50 mg·kg^(-1)暴露下被显著诱导,在100~600 mg·kg^(-1)暴露下,随暴露时间和浓度的增加而降低。采用电子自旋共振结合二级自由基捕获技术测定了蚯蚓体内自由基水平,发现TBECH暴露能够引起蚯蚓体内大量羟基自由基的产生,且羟基自由基水平与MDA含量存在显著正相关关系,表明诱导蚯蚓体内产生大量羟基自由基从而导致的氧化损伤是TBECH对蚯蚓产生毒性的重要原因。以上研究结果揭示了赤子爱胜蚓对TBECH的富集能力以及TBECH对赤子爱胜蚓的毒性效应,为TBECH的生态健康风险评估提供了依据。

四溴乙基环己烷对绿豆种子萌发和幼苗生长的影响

以绿豆为研究对象,分别设置0、60、120、180μg/L四溴乙基环己烷(TBECH)共4个处理,采用温室水培法在25℃条件下研究TBECH对绿豆种子发芽率、发芽势、干重、鲜重及苗期绿豆的株高、根长、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性等生理指标的影响。结果表明,TBECH能够显著降低苗期绿豆的生物量,鲜重从3.75 g下降至2.91 g,干重从139.25 mg下降至75.67 mg,但对种子发芽率和发芽势无显著影响。TBECH能够显著抑制绿豆幼苗茎和根的伸长,180μg/L TBECH处理组株高仅是对照组的63.0%,主根的根长是对照组的18.4%,且TBECH对幼苗主根生长的抑制作用高于对茎的抑制,表明TBECH对绿豆具有毒性效应。TBECH显著提高幼苗中POD和CAT的活性,180μg/L TBECH处理组幼苗POD和CAT活性分别是对照组的2.1和3.2倍,表明氧化应激可能是导致植物毒性的关键影响因素。