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近年来,内分泌干扰物(EDCs)污染引起了全球性普遍关注,其在水环境介质中普遍存在,并被水生动物富集,导致体内激素水平紊乱,从而干扰其正常生理功能,包括生长、发育、性比、种群构成等。因而,目前大量的研究集中在对雌激素类物质的监测及其致动物体的雌激素效应等,但针对雄激素类物质污染方面的研究正在起步。雌性食蚊鱼暴露在造纸废水中导致雄性化的现象在国外已有报道,但国内关于雄激素污染及其生物学效应的研究尚少报道。本文以珠三角地区东莞水域为研究对象,利用食蚊鱼作为指示生物,研究城市废水中EDCs致寒溪河食蚊鱼的雌/雄激素效应,并对其进行定性和定量检测。
首先,利用实验鱼椎肋骨和臀鳍形态学特征,卵黄蛋白原基因(VTGα)、雌/雄激素受体(ERα/ARα)等mRNA相对内参基因的转录水平为指标,调查了生活在东莞寒溪河中的雌/雄性食蚊鱼受内分泌干扰的现状。结果显示,东莞寒溪河杨屋村、横沥和樟村运河(YW、HL和ZU)等采样点采集的雌鱼较之在对照点从化流溪河(LX)的雌鱼,其臀鳍第3鳍条的分节数明显增多(p<0.05),第4:6鳍条比率明显增大(p<0.05),雌鱼臀鳍的ARα mRNA相对转录水平也有明显升高;YW、HL、ZU和樟村污水处理厂下游(ZC)采样点采集的雄鱼第14/15/16根椎肋骨的P、D,P:D与LX位点的效应数据相比具有显著差异性,YW、HL和ZU采样点采集的雄鱼肝脏VTGαmRNA和ERα mRNA相对转录水平也较之LX采样点具有极显著升高。从实验鱼骨骼形态学、分子生物学水平上表明,生活在东莞寒溪河中的食蚊鱼受雌/雄激素物质干扰明显。
其次,在调查寒溪河中食蚊鱼受内分泌干扰效应的同时,也研究了各采样点食蚊鱼的种群构成(性别比例和年龄组成)、生长发育(体长、体重、肝腺指数和性腺指数)、生殖力(雄鱼精子数量、精子活力、雌鱼繁殖体数和平均卵重)和组织形态学结构等相关的生长发育状况。结果表明,较之对照点LX,寒溪河除源头松木山(SM)外,其余采样点食蚊鱼性别比例和年龄结构出现失衡,同时生殖力有所下降,表现为雄鱼精子数量和精子活力下降,雌鱼性腺中繁殖体数目和卵的平均重量下降。
再次,为了验证东莞废水引起食蚊鱼体内产生的内分泌干扰效应,在开展野外调查工作的同时进行了废水的实验室暴露实验。结果显示,在可控条件下用污水处理厂出水暴露食蚊鱼5周,雌性食蚊鱼第14/15/16根椎肋骨出现增生;臀鳍ARαmRNA转录水平明显升高(p<0.05),雄鱼肝脏VTGαmRNA和ERαmRNA相对转录水平升高,并且其升高趋势与暴露浓度相一致。室内模拟暴露实验结果证明,东莞城市废水中存在能致食蚊鱼发生雌/雄激素效应的内分泌干扰物质。
最后,利用固相萃取技术结合重组雌/雄激素酵母(YES/YAS)技术检测了各采样点废水的体外内分泌干扰效应,测得雌激素当量EEQ值介于1.16~112.36ng/L,雄激素当量DEQ值介于0~126.43ng/L。体外雌激素效应测试结果显示雌/雄激素当量的时间、空间分布与食蚊鱼体内雌/雄激素效应基本相一致。使用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)检测6种雌激素类物质和14种雄激素类物质的含量,结果显示,雌激素类物质中E1和BPA,雄激素类物质中ADD、AED、5α-DHT和stanozolol的检出率较高,几乎在所有的样点都能检测到。Stanozolol、ADD和AED的含量较低,但是强雄激素物质5α-DHT的检出含量较高,冬季在YW、HL和ZU采样点分别达到103.17ng/l、90.09ng/l和97.71ng/l。定量检测结果初步确定,东莞废水中E1和BPA在引起食蚊鱼雌激素效应中起到重要作用;5α-DHT、ADD、AED和Stanozolol则在引起食蚊鱼雄激素效应中起到重要作用。