论文部分内容阅读
多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)作为一种溴系阻燃剂的一大类阻燃物质,由于其优异的阻燃性能,已经越来越广泛的应用于各种消费产品当中。但是近年随着在环境样品中不断报道PBDEs的检出,该类化合物所造成的环境问题也越来越受到大家特别是环境科学的关注。
国外对溴代阻燃剂在环境中的污染及对动物、人体影响的研究始于上世纪七十年代末,从上世纪九十年代初以后,欧洲各国、北美、和日本都相继开展了PBDEs的各种研究工作。而我国有关环境中持久性有机污染物的研究工作,大部分集中于POPs公约中的化合物,而对PBDEs的研究则刚刚起步,研究结果只有零星报道。
论文以化合物的定量结构-活性相关作为理论基础,利用HyperChem,Mopac,CODESSA软件,计算了209个PBDEs的445个描述符,然后利用CODESSA软件中的Heuristic方法建立了126个PBDEs在七个不同固定相上(DB-1,DB-5,HT-5,DB-17,DB-XLB,HT-8,CP-Sil19)的定量结构保留相关的模型。模型的R2大于0.985。然后通过与PCBs的相对保留时间的比较,发现两者具有较高的相关性。最后,利用所建立的模型,对剩余的83个PBDEs单体在七个不同固定相上的相对保留时间进行了预测,建立了209个PBDEs单体在这七个不同固定相上的保留时间的数据库。
接着,本论文以建立定量结构-活性相关的各种模型为基础,通过建立2D、3D-定量结构-活性相关模型,讨论了影响这些性质及活性的参数和因素,得到了具有指导意义的预测数据。通过对比二恶英类化合物的结果,笔者发现,首先PBDEs确实具有类二恶英的活性。同时也发现,分子静电势以及描述分子静电势的参数在决定这三类化合物的活性时都起到重要作用;静电场对PBDE活性的影响比二恶英的影响要大;由于PBDEs的两个苯环相对于dioxin,PCBs几乎呈垂直的角度,所以此类化合物与蛋白的结合与dioxin和PCBs的方式不太一样。
但是,由于二维和三维所建立的模型只是考虑了分子结构本身对其活性的影响,并没有考虑受体蛋白对其活性的影响,而这有时候在决定分子活性的时候将起到重要作用。所以,本文利用分子柔性对接技术,研究了PBDE与蛋白的结合。分子对接就是受体与活性分子之间通过几何匹配和能量匹配而相互识别的过程。根据配体与受体作用的“锁钥原理”基于这个技术,得到了BDE-47,99,和209与FixL蛋白结合的三维效果图。通过对比发现,此蛋白可以和2,3,7,8-TCDD完全结合,而只能部分与BDE-47,85和209结合。在可能是由于PBDEs的两个苯环相对于二恶英来说几乎呈垂直的角度,所以此类化合物与蛋白的结合与二恶英的方式不太一样,同时由于溴的半径比氯的半径大,所以在与蛋白结合的时候,对于同样的蛋白,PBDEs比二恶英的进入要困难。
污水处理厂产生的活性污泥和排水口的水被认为是除了PBDE生产和特定的工厂之外的一个主要的PBDE排放源,而我国目前对于活性污泥中PBDEs的数据还是处于空白。本实验室于2005年共收集了全国24个城市的31个活性污泥的样品,对其中PBDEs进行了测定。在所测定的活性污泥中,PBDEs总量在6.2到57.0 ng g-1(干重)的范围之内,平均值为20.0 ng g-1。BDE-209的范围为未检出到1108.7 ng g-1(干重)平均值为70.8 ng g-1(干重)。主要单体为BDEs-47,99,153,183和209。通过对比发现,虽然中国的PBDEs用量与美国持平,但是相对于欧美国家相同样品中,PBDEs的含量还是处于一个相对比较低的水平,但是由于国家目前PBDEs的消耗处于一个上升的趋势,所以对于PBDEs的环境问题还是要受到相关部门的重视。
同时,本文采集了天津大沽排污河两个泥芯,结果发现随着泥芯从深往浅PBDEs的含含在不断增加。含量范围在0.1 ng g-1到0.5 ng g-1,最高点分别在最顶层和4厘米深度,BDE-209的浓度范围在未检出到14.9 ng g-1,最高点在4厘米深度。这说明近几年我国环境中的PBDEs含量呈上升趋势。然后又与有机氯和重金属这两类典型污染物进行了对比,结果发现,相对于这两类化合物,潮汐对PBDEs的迁移转化影响不大。