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环境内分泌干扰物(endocrine disruptors chemicals, EDCs)是人类为了增加工农业的产量,提高效益而生产的一类外源性化合物,它进入机体后,能改变内分泌系统的功能,干扰机体内正常内分泌物质的合成、释放、转运、代谢和结合等过程,从而破坏内分泌系统维持机体的稳定性和调控作用,已对人类健康生存和持续繁衍构成严重的威胁。
近年来环境内分泌干扰物(EDCs)对环境的影响是近年来研究的焦点。酞酸酯类化合物(PAEs)是其中重要的一类,主要作增塑剂添加在树酯等塑料中,以增加塑料的柔软性和可塑性。它们也广泛应用在涂料、润滑剂等工业中。PAEs被人们称为“第二个全球性多氯联苯(PCB)污染物”。我国环境优先污染物黑名单中也包括DMP、DBP、DOP等3种。分子量小的PAEs像DEP能刺激人们的眼睛、鼻子和喉咙;而大分子PAEs被怀疑为致癌物质,能够伤害肝脏和肾;PAEs在人体和动物体内,发挥着类似雌激素的作用,可以干扰内分泌,使雄性的精液量减少,精子运动能力低下,精子形态异常等,引起动物(包括人类)的性别失去平衡。一些研究结果表明有些PAEs本身低毒或无毒性,但它们的代谢产物可能具有高毒性。
在PAEs的环境行为中,其水解、光解的速率非常缓慢,而生物降解是PAEs分解的重要途径。我国现阶段90%的土地受到酞酸酯类内分泌干扰物的污染,而土壤微生物降解法是现在可行且使用的防治太酸酯类化合物污染的方法。所以说研究PAEs对土壤微生物的影响是了解酞酸酯类化合物的降解性以及毒理性的必行之路。
微量热技术是一门古老而又新兴的综合性的方法,已经在生命科学各领域有着广泛的应用。它具有灵敏度高、准确、快捷、原位、可提供实时的定量数据、直观性强等优点。通过微量热技术对酞酸酯与土壤微生物相互作用的研究,可从中获得一些有理论和实践意义的基本参数,从生物的角度去研究酞酸酯对微生物的毒理学影响。
本文利用微量量热技术以及土壤脲酶活性两种方法共同监测酞酸酯类化合物对土壤微生物的影响。因为酞酸酯可以长时间残留在土壤中,所以实验设计为90天,分别在10天,30天,90天时间段内测试酞酸酯类内分泌干扰物与土壤微生物的作用。选定四种酞酸酯:邻苯二甲酸二甲酯(DMP),邻苯二甲酸二丁酯(DBP),邻苯二甲酸二辛酯(DOP),邻苯二甲酸(2-基己基)酯(DEHP);浓度分别为1μgg-1,10μgg-1,100μgg-1土壤,方便从浓度方面分析酞酸酯的毒理性;利用土壤酶活性实验作为同步实验,用两种不同方法证明实验的可行性以及结果的准确性。
根据两种实验所得相同结论,四种酞酸酯类化合物所具毒性不高,其中以分子量最小的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)毒性最大,而分子量大的邻苯二甲酸(2-基己基)酯(DEHP)毒性最低。因为分子量小的酞酸酯溶解度大于分子量大的酞酸酯,所以更容易影响土壤微生物。土壤受到四种酞酸酯污染后10天,两种实验所显示的结果都是酞酸酯抑制了土壤微生物的生长以及土壤脲酶的活性,受影响程度随着污染物浓度的增加而增大。在受到30天污染的时候,土壤微生物生长率增大,土壤脲酶活性增加,造成这种现象的主要原因是因为酞酸酯类化合物能被土壤微生物所降解利用,反而促进了土壤微生物的生长。在土壤受到酞酸酯污染90天后,所有的实验结果都说明酞酸酯类化合物又抑制了土壤微生物的活性,这可能是由于酞酸酯本身毒性小于其降解产物的毒性。
本文以微量热手段以及传统的土壤酶活性手段共同研究多种酞酸酯类化合物对土壤微生物活性的长期影响。两种方法所得结论一致,充分体现了不同科学方法的交叉应用。