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近年来,环境激素污染对人类和生态环境造成的巨大危害引起了社会各界的密切关注,并成为当前环境科学研究领域的热点。在众多的环境激素化合物中,类固醇雌激素由于其天然及人工合成的排放量大,且具有很强的内分泌干扰能力,而成为众多环境学者的研究重点。本文先综述了这些学者在环境激素的检测及移去方面的科研成果,并基于这些成果开展以下工作:
1、土壤/沉积物中可溶性有机质的提取与表征本研究选取了4种不同环境的土壤/沉积物样品:珠江广州大学城段河底淤泥、瀛洲生态园果园土、小谷围北亭村鱼塘底泥、广州大学城华南师范大学河涌淤泥。样品经过自然风干、研磨、过筛、萃取、冷冻干燥等处理过程提取其中的可溶性土壤有机质(DOM)成分。最后将得到的DOM装在棕色试剂瓶中保存于5℃的环境中。
为了进一步了解DOM的结构和特性,采用多种现代的分析测试技术:紫外-可见光光谱、三维荧光光谱、红外光谱等,进行一系列的分析。DOM中的简单类芳香性蛋白、类腐植酸、类富里酸等物质的含量不同,其周围的环境对DOM的分子量和荧光光谱特征影响重大。且4种DOM含有的官能团种类基本一致,即都含有脂族烃类、芳香化合物、羧基、碳水化合物等。但其含量的比例有明显不同。
2、辣根过氧化物酶(HRP)的稳定性研究。
在水溶液中,DOM对HRP的活性有抑制作用。但在某种程度上,DOM与HRP结合,又能使其活性失活的速度减缓。本文选取一定浓度的HRP分别溶在5 mg·L-1以上4种DOM溶液中。隔一定的时间测其酶活,以确定HRP在DOM中的稳定性。
3、类固醇雌激素的酶催化氧化去除。
HRP能催化移去类固醇雌激素(SEs)等一系列的化合物。本文进一步探索了pH、时间、H2O2浓度、酶浓度等对HRP催化移去SEs的影响。并进一步分析了HRP催化移去SEs的动力学。综合各方面的考虑,得出催化反应的最佳条件为:pH=7、20μM的H2O2、0.011 U·mL-1的HRP、反应时间为60 min。反应的产物为SEs的集合物,且以二聚体和三聚体居多。
4、DOM对类固醇雌激素的移去影响。
在反应液加入不同浓度的以上4种DOM,发现珠江可溶性土壤有机质(PDOM)、果园可溶性土壤有机质(ODOM)、河涌可溶性土壤有机质(RDOM)对HRP催化移去SEs有显著的抑制作用,鱼塘可溶性土壤有机质(FDOM)对其反应影响不大。其抑制强弱顺序为:PDOM>RDOM>ODOM>FDOM。在DOM溶液中的SEs生成的产物,仍以其二聚体和三聚体居多。但其也可能与DOM产生交叉耦合产物,且DOM本身也可以自聚。
5、动力学。
根据Michealis-Menten提出的酶动力学理论和Lineweaver-Burk作图法求出HRP催化移去SEs的一系列参数。进而探讨HRP对雌二醇(E2)、乙炔基雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)催化移去的动力学,以及在加入DOM后的动力学研究。并对该反应的机制初步推理。