有机污染物的理化性质、环境行为、生态毒理效应的研究,是当今环境化学研究领域的热点之一,有机污染物对水生生物的毒性效应研究又是生态毒理效应研究的重点。对于有机弱酸碱污染物质,由于其在水环境中的可离子化性,目前还没有一个良好的方法来预测其生态毒理效应。本项研究以自然界中广泛存在的可离子化有机污染物取代双苯酚、取代氨基苯酚、取代苯甲酸、农药等有机弱酸碱为研究对象,研究可离子化有机污染物生物富集因子与毒性数据的关系,通过测定可离子化有机污染物对酶的抑制效应、细胞毒性和水生生物(鱼、大型蚤、绿藻等)的毒性,探讨可离子化有机污染物对水生生物的毒性机理。并以Abraham线性溶剂化能方程为基础,探讨可离子化率与毒性的相关性,研究可离子化有机污染物与生物受体的氢键作用,并结合生物富集过程,揭示可离子化有机污染物对水生生物的毒性机理,所得的结果可以用于预测可离子化有机污染物的毒性效应。
ionizable organic pollutant;aquatic organism;toxic mechanism;Abraham equation;hydrophobicity
本基金按研究内容和研究计划进行。测定了可离子化有机污染物的生物富集因子、有机物对鱼、大型蚤、发光菌、江水微生物和细胞的毒性,收集了近1000种有机污染物对梨形四膜虫的毒性数据,计算了有机污染物理化参数,根据有机污染物对水生生物毒性与Abraham结构参数相关性,探讨了有机污染物对水生生物的毒性机理,研究了可离子化有机污染物生物富集因子与疏水性的关系,探讨了生物富集和生物降解性对可离子化有机污染物毒性的影响。在SCI核心刊物上共发表研究论文8篇,完成既定的目标。本项目取得如下研究成果1、研究了疏水性和可离子化有机污染物对梨形四膜虫的毒性机理及构效关系,发现离子化态与中性态有机污染物具有不同的毒性贡献,可离子化有机污染物与生物受体具有较强的相互作用,我们以上述理论为基础,建立了有机污染物对梨形四膜虫的毒性数据与疏水性参数、极性参数、离子化率的相关方程。2、研究了有机污染物对八种水生生物毒性相关性,发现可离子化有机污染物对八种水生生物毒性数据有显著地差别,根据有机污染物的毒性与Abraham结构参数的相互关系,在毒性机理上进行了理论分析。3、根据有机物的疏水性、极性、离子化性和反应性,研究了不同类型有机污染物对水生生物的毒性,发现极性有机物、可离子化有机物、反应性有机物对生物的毒性比非极性有机污染物高,对这些有机污染物的毒性数据与Abraham结构参数及辛醇/水分配系数进行回归分析,建立了相关方程,在理论上对机理加以了分析。4、从理论上探讨疏水性和可离子化有机污染物的生物富集因子与疏水性的线性与非线性关系,发现对于高亲水性有机物(如可离子化有机物),鱼体内的脂肪组织不是这类亲水性有机污染物的主要富集点,其它组织和器官要比脂肪组织对可离子化有机物的富集能力大得多,导致生物富集因子与疏水参数无关,接近一常数。5、研究了有机污染物的生物降解性与结构的关系,发现部分可离子化有机污染物具有很强的生物转化/代谢能力,导致这些有机污染物对水生生物的毒性增强或减弱。