一 : .张大爷认为 现代科学技术发展史地球环境日益恶化不断发展科学是在自掘坟墓,所以应当停止一切科学研究活
.张大爷认为 现代科学技术发展史地球环境日益恶化不断发展科学是在自掘坟墓,所以应当停止一切科学研究活
动.
李大爷认为,只有尽快发展科学才是找到治理环境的最佳途径,人类不是要停止而是应当加速科学发展.
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赞成李大爷的观点,人类社会都是向前发展的,也许现在的科学研究带来许多问题,但是如果科学的发展停止了,跟不上社会的发展,那么不仅仅现在的问题得不到解决,而且还会产生更多新的问题,只有继续科学研究,科学进步了,才有希望解决这一系列的问题.
二 : 环境中多环芳烃的研究进展
摘要:多环芳烃(PAHs)是一类已被证实具有难降解性,“三致”作用且易在生物体内富集的碳氢化合物,它广泛存在于大气、水、动植物和土壤中。本文论述了多环芳烃的性质和来源,研究了它在各介质中的迁移转化,着重阐述了它的监测分析方法的研究进展,包括预处理方法,各种仪器监测以及生物监测的原理及方法,也论述了环境中多环芳烃的降解方法,涉及到物理降解、化学降解以及微生物降解。
关键词:PAHs 来源 迁移 仪器监测 生物监测 微生物降解
一、多环芳烃的定义、性质及来源
多环芳烃从广义上说上讲是指分子中含有2个或2个以上苯环的化合物,而狭义的多环芳烃是指若干个苯环稠合在一起或是由若干个苯环和环戊二烯稠合在一起组成的稠环芳香烃类[1]。它是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物。 它是最早发现且数量最多的致癌物,也是环境中最早发现且数量最多的致癌物。目前已经发现的致癌性多环芳烃及其衍生物已超过400种,每年排放到大气中的多环芳烃约几十万t[2]。美国环保局提出的129种“优先污染物”中,多环芳烃类化合物有16种。
多环芳烃具有强疏水性,其水溶性随分子量的增加而减小。但是当溶液中存在其它有机化合物时,它们可与这些有机物形成胶体,使水溶性发生很大的变化;另外,由于其由两个或两个以上苯环构成,结构稳定,不易被降解,且随分子量的增加降解性降低,故具有强吸附性,此外它还具有难降解性、毒性以及生物蓄积性,多环芳烃最突出的特性是具有强致癌性、致畸性及致突变性,当PAHs与-N02、-0H、-NH2等发生作用时,会生成致癌性更强的PAHs衍生物。另外,PAHs很容易吸收太阳光中可见(400-760nm)和紫外(290-400nm)区的光。对紫外辐射引起的光化学反应尤为敏感。另外可在其生成、迁移、转化和降解过程中,可直接通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体和动物体,并且可以间接通过食物链的放大作用进入人体和动物,又由于其亲脂性及难降解性,易在生物体内蓄积,对人体及动物健康产生危害。
环境中的PAHs除极少量来源于生物体(某些藻类、植物和细菌)内合成,森林草原自然起火,火山喷发等自然本底外,绝大部分由人为活动污染造成,主要来自于两方面:首先是煤 、石油和木材及有机高分子化合物的不完全燃烧,即热解成因[3]。随着生活水平的提高及基础设施的完备,交通污染源也逐渐成为多环芳烃污染非常重要的一部分;此外,我国是燃煤大国,在北方城市,使用煤炉取暖的情况很普遍,而在煤炉排放的废气中,致癌性PAHs浓度可达1000ug/m3,另外,家庭炉灶每年所产生的PAHs的含量也相当多,以居室厨房内做饭时由于欠氧燃烧产生的为例,其中BaP含量可达559ug/m3,超过国家卫生标准近百倍;在食品制作过程中,若油炸时温度超过200°C以上,就会分解放出含有大量PAHs的致癌物;吸烟所引起的居室环境的污染,已引起国内外的关注,至今已鉴定出150种以上的PAHs存在于香烟的焦油中。在雪茄烟的烟雾中PAHs浓度范围为8-12ug/支。
二、多环芳烃在环境中的迁移
PAHs最初的形态大多数为气态的,部分冷却后形成颗粒物或吸附在颗粒物上,随着颗粒物的飘动发散在环境各处,通过沉降和降水冲洗作用而污染地面水和土壤,植物在生长过程中会从中吸收、转化并富集P[www.61k.com]AHs,植物腐烂后,PAHs又回到土壤中,同时PAHs也可以通过食物链在动物体内累积,严重危害人类健康。具体说来多环芳烃主要存在于大气、水体、土壤及生物体中。
三、环境中多环芳烃的监测
多环芳烃的监测可以分为两类,一类是仪器监测,另一类是生物监测。前者是定量的对大气、水体、土壤或沉积物中的PAHs进行检测,以此了解环境汇总多环芳烃的污染状况,而后者则是通过检测生物体内多环芳烃的含量,继而定性的对多环芳烃污染做出健康风险评估,生物监测需要借助物理化学监测的分析仪器及方法,但相比之下后者更加能反映多环芳烃对环境的危害程度。
1.仪器监测
多环芳烃的仪器监测分为四个步骤:第一步为样品采集,对于不同形态的样品采集方法也不一,如采集沉积物时一般使用抓斗式或箱式采样器采集表层样品,而采水样是则用采水器,大气的采样较为复杂,有溶液吸收法、纤维滤膜法、固体吸附剂法、惯量撞击法、低温浓缩法[4]。溶液吸收法适合于气态样品的小容量采集;低温浓缩采样一般使用干冰,采样后用热解析将PAHs提取出来,因为需使用干冰,不太适于野外和长时间采样;当前使用最多的是以纤维滤膜法采集气态和颗粒物中的PAHs。
第二步为多环芳烃的提取,目前较有效的提取方法有五种,最经典的是索式提取法,它提取效率高,也是EPA环境空气测定的标准提取方法之一;超声萃取法是利用超声波辐射产生的强烈空化效应、机械振动、扰动效应等多级效应加速目标成分进入溶剂,促进提取的进行,它操作简单,速度较快,一般只需要几分钟到几十分钟,对PAHs的提取也有较好的回收率;而微波萃取是利用微波来加速溶剂对固体样品中待测组分的萃取过程,它也具有操作简便,速度快等优点,并且萃取效率高,溶剂用量少;加速溶剂萃取是通过升高温度和压力增加物质溶解度,以提高提取效率和加快提取速度,通过升高温度和压力增加物质溶解度,以提高提取效率和加快提取速度,ASE效率高,选择性好,溶剂用量少,基体影响小,对不同的提取条件,使用方便,自动化程度高,主要缺点也是仪器成本较高。最后超临界流体萃取提取法是近年来发展起来的新技术,超临界流体的性质介于气体与液体之间,既有液体的高密度又有气体的高扩散性,能够渗透到固体内部溶解被测组分,无毒、无污染且化学惰性的CO2是常用的超临界流体,它特别适用于萃取极性弱的脂溶性有机污染物。
第三步为净化浓缩,通用的净化方法是柱层析法,SPE发展于70年代初期,是净化和富集相结合的方法,特别适用于水样样品。其原理基本上与液相色谱相仿,是一个柱色谱分离过程,被萃取的组份用少量的溶剂洗脱。它不仅用于除去干扰组份,净化样品,还可达到富集、浓缩的作用。所用有机溶剂量少,时间短,既可作为单纯样品的制备技术(离线分析),也可作为其它分析仪器的进样技术依线分析[5]。在处理多环芳烃时,可使平面的和非平面的分子得到分离。缺点是回收率不高,吸附剂易堵塞孔径。固相微萃取既可用于液样的预处理,也可用于固态和气态样品的预处理,发展于90年代初期。由于集采样、萃取、浓缩和进样为一体,很快便得到了广泛地运用,尤其适用于气相色谱和高效液相色谱的样品预处理过程中。 它不是把待测物全部分离出来,而是通过待测物在固定相和水相之间的平衡分配来达到目的,具有操作简便、快速,不需用溶剂洗脱,易于实现在线分析直接与气相色谱联用等优点[6]。缺点是价格较贵石英纤维(萃取头)易碎,聚合物涂层性质不稳定易产生样品携带等。其中应用最为广泛的方法是硅胶柱层析法。
三 : 环境荷尔蒙的种类及其检测技术的研究
摘 要:20世纪50年代以来,人类和其他动物的内分泌系统、免疫系统和神经系统相继出现各类问题,究其原因,环境污染是根源。国内外学者将引起此类问题的物质称为环境荷尔蒙。环境荷尔蒙已严重威胁到人类和其他动物的健康乃至安全,成为继臭氧层空洞、地球全球气候变暖后的第三大环境问题,因此,对环境荷尔蒙的研究具有重大的现实意义。在对近年来国内环境荷尔蒙的热点问题进行分析讨论的基础上,主要介绍环境荷尔蒙的研究进展及其检测方法,并对未来的研究趋势进行展望。
关键词:环境荷尔蒙;研究现状;检测方法
中图分类号:F124.5 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)03-0332-03
环境荷尔蒙,一类能进入人体内部、具有类似雌性激素的作用、危害人类正常激素分泌的化学物质,多数是人工合成并随着人类生产和生活排放到环境中的污染物[1]。因为此类物质能减少生物体精子量、导致生殖器官异常,所以对人类乃至全球的生物来说,它是一种致命的危险物质。这一问题引起了很多国家的高度重视,中国也不例外,国家自然科学基金委员会已于1997 年设立了有关环境荷尔蒙方面的基金项目。本文在对近年来国内外环境荷尔蒙研究的热点问题进行分析讨论的基础上,系统概述环境荷尔蒙的定义、种类和检测方法等方面的研究前沿工作并对未来的研究趋势进行展望。
一、环境荷尔蒙的种类和研究现状
1.环境荷尔蒙的定义和种类
那些干扰人体正常激素功能的外因性化学物质,具有与人和生物内分泌激素类似的作用,有时能引起生物内分泌紊乱,这一类物质即称环境荷尔蒙,又称内分泌扰乱物物质。这些物质能减少精子数量,降低精子质量,削弱生物免疫力,破坏生物神经系统等。
目前,人类使用了8万余种化学物质,其中仅有一小部分具有环境荷尔蒙效应。研究表明,具有雌激素作用的物质约有70种,农药类占60%左右,包括镉、铅、汞三种重金属离子,另有可疑性很高的化学物质如染料、涂料、香料、洗涤剂,去污剂、表面活性剂、塑料制品、药品和化妆品等等[2],近年来的研究表明,某些塑料添加剂具有一定的雌激素活性,而广泛使用的表面活性剂本身虽然没有雌激素活性,但其降解产物如4-壬基苯酚、4-辛基苯酚等则具有雌激素生物效应。这类物质广泛分布于环境水体中(见表1)。
2.环境荷尔蒙的研究现状
1972年,WHO(世界卫生组织)对“有激素作用的化学物质”进行了研究总结,指出了化学物质的激素作用,这次会议上发表的文斯普雷德宣言使激素问题引起了全球的关注,目前对环境激素的研究已经成为国际环境科学的热点问题之一。
美国、英国和日本等发达国家正在调查某些环境激素的影响,尤其是在地表水、地下水、海水、底泥、土壤、大气和食品中的污染现状,调查内容还包括环境激素的测定方法、环境激素污染控制标准以及野生动物和人类被污染的情况等。1995 年,美国政府设立了由环保局领导的14个部门组成的环境激素工作组,并于1996 年建立了食品中内环境激素的筛选方法。美国环保署根据这个方法开发调查农药和其他化学物质是否具有环境刺激作用。1998 年美国环保署分4 组对86 000种物质进行筛选,以进行影响分析[3]。1996年7月,日本通产省成立“外因性物质的激素作用的调查研究委员会”,接着厚生省着手研究环境激素问题,并对已有的化学物质进行筛选毒性测试[4]。
1998 年OECD(经济合作开发组织)提出今后工作的主要目的之一是开发检测环境激素物质的新的检测技术并协调各国的行动。主要将进行子宫增重重复实验、雄性性腺增重反应实验、28天投毒实验和鱼类、两栖类、鸟类的生态毒理实验。
总的来说,环境激素对生物影响的研究经历了一个由整体水平上判断在一定剂量条件下某种化学物质的毒性大小以及毒性的快慢等一个过程。此后,初期的毒理学研究从整体水平深入到系统和器官水平,对该化学物质的多个器官或系统终点如呼吸、神经、肝脏等进行毒性作用研究。20世纪末,相关学科的发展和科研技术工具的进步使环境激素研究进入了细胞分子水平,对化学物质的作用机制也提高到在分子水平进行研究。然而,生物体是一个复杂的、多层次的有机体,仅从一个水平上是不能够进行透彻全面的阐述的[5]。环境激素对动物和人类的影响是多方面的,可以肯定还有很多潜在的影响没有被发现。环境激素研究在中国仅是刚刚起步,对本领域的研究基础还很薄弱,尤其是污染现状的调查几乎没有开展。所以,这个问题应引起更多的关注并开始对其进行一系列相关的研究,同时根据国外研究进展采取有效的减少和防止污染的措施。
二、环境荷尔蒙的检测方法
环境荷尔蒙物质含量极微但却具有超常的显性内分泌效应,严重地危害到了人类和其他生物的健康和安全,要想把握环境质量现状并预测污染发展趋势,环境监测是唯一手段。而环境荷尔蒙类污染物种类繁多,数量庞大,含量较小(在环境中往往以ppb浓度级甚至ppt浓度级存在),因此对它们的检测就显得尤为重要。目前主要有以下几种检测方法。
1.化学分析方法
化学分析方法指的是使用色谱仪器分析相关物质的方法,主要包括气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、电感耦合等离子发射光谱(ICP)及其相关的质谱(MS)联用分析方法。色谱分析技术对样品的预处理过程要求非常高,样品预处理有提取、净化、浓缩和衍生化等步骤,可以起到富集痕量组分、消除基体干扰、提高方法灵敏度的作用[6]。
环境样品中有机氯农药的检测,主要以GC法为主[7],GS-MS联用法则常用于多成分物质同时段的定性和定量检测,因为大部分的环境荷尔蒙物质是水溶性或具有水溶性官能团的化合物,这些物质需要高灵敏度检测仪器,在萃取过程中的高倍浓缩及净化必不可少,衍生化程序有时也极为重要。美国EPA和日本JIS系列标准分析方法中规定,检测来自自来水、废水中的绝大部分有机污染物,均采用GC或GC-MS联用法。曾有学者用LC-API-MS法测定了环境中的荷尔蒙物质,因为使用LC-API-MS法无需衍生化处理,可直接用固相萃取法浓缩测定河水中的相关物质。这位学者报导了该方法的特性,在有机污染分析中以GC-MS法为首选[8],但用GC-MS法测定双酚A、2,4-4、2,4,5-T等氯化苯氧基乙酸类除草剂则十分困难,因为衍生经会使试样前处理复杂化。而使用LC-MS法则既可定性又可定量,已成为检测农药、除草剂等物质的首要方法,目前,LC-MS法的灵敏度约达1ug/L。高效液相色谱(HPLC)法则是针对不易挥发、热稳定性差的离子型化合物,在环境荷尔蒙物质的检测分析中也得到了较为广泛的应用,中国GB 13198-91早已公布了用HPLC荧光或紫外检测器测定六种多环芳烃的方法。
ICP-MS是目前最好的痕量无机污染物监测分析手段,其灵敏度高,检测限低。美国、日本等发达国家已把ICP-MS列为Cu,Pb,Cd测定标准方法,但因为该种检测方法需要一些在中国尚未普及的超大型仪器,所以中国在环境荷尔蒙的研究方面一直存在着定性和定量的困难。
2.生物监测方法
生物检测方法,是一种建立在环境荷尔蒙物质在体内的作用机制以及产生的生物效应的基础之上的方法,具体操作是把生物活性材料以薄膜状固定在离子选择电极的敏感膜上,插入待测溶液,随着反应的逐步进行,生物分子和反应生成物的浓度发生变化,在转换件的作用下变为可测定的电信号,经过处理,得出反应物量的变化。该方法无需复杂的前处理过程,操作便捷、快速,已成为一种新兴的检测分析方法。
生物检测方法中的第一种是细胞增殖实验,它的基本原理是基于人体血清中存在着的一种能特异性抑制雌激素敏感细胞增殖的物质,雌激素可以通过中和此类物质,特异地清除其抑制效应,从而诱导细胞增殖,而不具有雌激素活性的类固醇激素和生长因子不能中和人血清中存在的抑制性物质[9],敏感细胞株中最为常见的有T47D细胞、人乳腺癌细胞MCF7、大鼠子宫原代细胞和大鼠垂体原代细胞等。实验的评价指标主要有两个,一是相对细胞增殖效应(PRE),即类雌激[www.61k.com)素能引起最大细胞增殖占雌二醇引起的最大细胞增殖百分比[10],二是相对细胞增殖力(RDP),即引起细胞最大增殖时的雌二醇浓度与产生相同增殖效应时外来雌激素的浓度的比值。
生物检测方法中的第二种是免疫分析方法,它的基本原理是基于抗原体特异性反应来测定环境荷尔蒙物质,具体可分为三种,即放射免疫分析(RIA)、免疫酶技术(ELISA)和发光免疫测定(CLIA)。因为环境荷尔蒙多为小分子物质,没有免疫原性,可以先将被测物偶联到大分子载体上,得到全抗原,再用全抗原免疫动物获得特异性很强的抗体、发光探针、鲁米诺标记等标记抗体,然后使其与环境中荷尔蒙进行抗体抗原反应,用高灵敏度的荧光仪和化学发光仪检测荷尔蒙抗体—抗原结合物,从而定量检测环境中的微量荷尔蒙;或者将酶化学的敏感性与免疫反应的特异性结合起来,把免疫酶交联在抗体上,利用酶标与底物反应并显色,然后定量测定[11]。
三、结语
环境荷尔蒙对人类和其他动物的影响是多方面的,肯定还有很多潜在的影响没有被发现。环境荷尔蒙的研究在中国刚刚起步,理论基础还很薄弱,对污染现状的调查也几乎没有开展。因此,这一问题应该引起更多的关注和一系列的相关研究,同时借鉴国外研究进展并采取有效的防范措施。
参考文献:
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[10] 王涛,高志贤.环境内分泌干扰物质的检测[J].中国卫生检验杂志,2004,(4):390-392.
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