多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應(yīng)課件

多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應(yīng)生態(tài)毒理效應(yīng)2物理化學(xué)特性1生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons多環(huán)芳烴：一類具有兩個(gè)及兩個(gè)以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)以線狀、角狀

或簇狀方式排列的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)結(jié)構(gòu)稠環(huán)型多環(huán)芳烴：相鄰苯環(huán)至少有兩個(gè)共用的碳原子萘、蒽、菲、芘等非稠環(huán)型多環(huán)芳烴：相鄰苯環(huán)之間以一個(gè)碳原子方式相連聯(lián)苯、三聯(lián)苯等PolycyclicAromaticHydrocarbons物理性質(zhì)

多環(huán)芳烴大都是無色或淡黃色的結(jié)晶,個(gè)別顏色較深,易溶于苯類芳香溶劑中；迄今已發(fā)現(xiàn)的PAHs約200多種，大多數(shù)蒸汽壓低，疏水性強(qiáng)，辛醇-水分配系數(shù)高。

大氣中多環(huán)芳烴主要以氣、固兩種形式存在，分子量小的2-3環(huán)PAHs主要以氣態(tài)形式存在，4環(huán)PAHs在氣態(tài)、顆粒態(tài)中的分配基本相同，5-7環(huán)的大分子量PAHs則絕大部分以顆粒態(tài)形式存在。水體中的多環(huán)芳烴可呈三種狀態(tài)：吸附在懸浮性固體上、溶解于水、呈乳化狀態(tài)。物理化學(xué)特性1生態(tài)毒理效應(yīng)2生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理

多環(huán)芳烴是一類致癌性極強(qiáng)的污染物，常以苯并α芘為其致癌性代表。多環(huán)芳烴對(duì)人體和動(dòng)物的中樞神經(jīng)、血液作用很強(qiáng)，尤其是帶烷基側(cè)鏈的PAHs對(duì)粘膜的刺激性及麻醉性極強(qiáng)。

大氣中的多環(huán)芳烴主要是以氣體和附著于顆粒物表面的形式存在，易經(jīng)呼吸道而進(jìn)入人體，而對(duì)人體產(chǎn)生各種危害。

肺是多環(huán)芳烴的主要作用靶器官。在世界范圍內(nèi)，肺癌仍然是導(dǎo)致死亡的主要原因之一。多環(huán)芳烴也可以誘導(dǎo)其他多種癌癥，長(zhǎng)期接觸PAHs，可誘導(dǎo)皮膚癌、白血病、膀胱癌等。長(zhǎng)期食用煙熏食品，可誘發(fā)胃和食道癌變，長(zhǎng)期處于煙彌漫的環(huán)境，可誘發(fā)鼻咽癌。

但多環(huán)芳烴屬于間接性的致癌物質(zhì)，進(jìn)入人體后需經(jīng)生物體的Ⅰ相進(jìn)代謝活化，由混合功能氧化酶催化為毒性更高的代謝中間產(chǎn)物或氧自由基才能表現(xiàn)出相應(yīng)的致癌活性。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理Bap進(jìn)入人體后，一部分以原型隨糞便排出體外，一部分經(jīng)肝、肺細(xì)胞線粒體中的混合功能氧化酶激活而部分轉(zhuǎn)化為羥基化合物或醌類者，是一種解毒反應(yīng)；轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物者特別是轉(zhuǎn)化成7，8-環(huán)氧化物，則是一種活化反應(yīng)。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理致癌機(jī)理K區(qū)理論：

灣區(qū)理論：雙區(qū)理論：

PAHs致癌活性中存在K區(qū)和L區(qū)，K區(qū)越活潑,L區(qū)越不活潑,則致癌性越強(qiáng)。

代謝產(chǎn)物存在灣區(qū)環(huán)氧化物,易形成穩(wěn)定的芐基碳鎓離子結(jié)構(gòu)，即碳正離子親電試劑進(jìn)而進(jìn)攻DNA分子等親核試劑。致癌性能的必要和充分的結(jié)構(gòu)是存在著兩個(gè)活性區(qū)域，兩個(gè)親電碳原子的最優(yōu)致癌距離與DNA雙螺旋股間負(fù)性中心的距離相接近。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects多環(huán)芳烴的光致毒效應(yīng)

光致毒路徑物理化學(xué)特性1生物標(biāo)記物3生態(tài)毒理效應(yīng)2微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker一、通過DNA的損傷來標(biāo)志PAHs影響情況共價(jià)結(jié)合：DNA損傷

PAHs中間活性代謝產(chǎn)物與DNA共價(jià)結(jié)合形成PAHs-DNA復(fù)合物。氧化損傷：

PAHs代謝產(chǎn)物的氧自由基攻擊DNA生物大分子，造成DNA的氧化。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,更為可靠靈敏的方法被用于檢測(cè)PAH-DNA加合物。PAHs-DNA加合物是一種有效的生物標(biāo)志物,與環(huán)境暴露多環(huán)芳烴化合物有著密切相關(guān)。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker二、通過細(xì)胞色素P450酶系變化來標(biāo)志PAHs影響情況

細(xì)胞色素P450酶系是生物體代謝外來異物的主要加氧酶。大部分多環(huán)芳烴對(duì)細(xì)胞色素P4501A2和1B1有抑制作用,而P4501A1、1A2和1B1是代謝多環(huán)芳烴的主要作用酶。

CYP1A1是CYP450超家族的一員,它主要存在于胎盤中,呈誘導(dǎo)性表達(dá)。胎盤中的CYPIA1能將具有潛在毒性、致癌性、致突變性的外源性物質(zhì)如多環(huán)芳烴氧化成活性產(chǎn)物,導(dǎo)致組織細(xì)胞發(fā)生突變、癌變。在正常情況下,CYPIAl在胎盤中的含量和活性極低，但在暴露于多環(huán)芳烴類似物的環(huán)境下，會(huì)激活胎盤細(xì)胞中的芳烴受體結(jié)合,可使CYP1A1的表達(dá)水平大大提高

P450是生物體內(nèi)一類重要的酶系，在指示外來物質(zhì)對(duì)生物體的影響評(píng)價(jià)上具

有重要的地位，具有很大的潛能。但是其作為生物標(biāo)記物也存在很大的缺陷。P450很容易受到其他環(huán)境因素的干擾，使得結(jié)果的可靠性降低；同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)條件的差異、實(shí)驗(yàn)方法的不同，P450酶系的純度等會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定干擾,從而使得試驗(yàn)結(jié)果間的可比性差。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker三、通過檢測(cè)尿液中1-羥基芘變化來標(biāo)志PAHs影響情況

1-羥基芘是芘在生物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物，因芘是PAHs的一個(gè)主要成分，其進(jìn)入生物體的途徑和其他PAHs相同，檢測(cè)生物體尿液中1-羥基芘的濃度可以特異性的反應(yīng)生物接觸PAHs的情況。尿中1-羥基芘與人體接觸PAHs劑量有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，與空氣中芘和苯并(a)芘呈良好的正相關(guān)，因此可利用其作為多環(huán)芳烴的生物監(jiān)測(cè)指。

Jongeneelen于1985提出用1-羥基芘作為人體暴露PAHs環(huán)境下的生物標(biāo)志物，近年來這方面的研究更多。段小麗等采集并分析了100名不吸煙成人24h呼吸的空氣樣品和尿液樣品,建立了人尿中1-羥基芘(1-OH-Py)濃度與苯并(a)芘(BaP)、芘(Py)等14種多環(huán)芳烴(PAHs)呼吸暴露濃度的定量關(guān)系。物理化學(xué)特性1微生物降解機(jī)制4生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biodegradation

mechanism奈的降解惡臭假單胞菌PseudomonasputidaG783kb的NAH7質(zhì)粒：Nah1：位于質(zhì)粒上游，編碼降解奈至水楊酸所需酶：A