第15章環(huán)境污染生物修復現(xiàn)狀

第15章

環(huán)境污染生物修復現(xiàn)狀

第一部分

環(huán)境內分泌干擾物

EnvironmentalEndocrineDisruptingChemicals

一、問題的產(chǎn)生90年代以來國內外學者陸續(xù)發(fā)現(xiàn),許多環(huán)境化學污染物具有類似激素作用,干擾動物體內的內分泌功能。這些物質被稱為環(huán)境荷爾蒙(environmentalhormone)或稱為環(huán)境內分泌干擾化學物(environmentalendocrinedisruptingchemicals,EEDCs),簡稱為內分泌干擾物(endocrinedisruptingchemicals,EDCs)。2004年11月11日StockholmConventionon(POPs)EffectivetoChinatodayBrief:NewsfromChinaEnvironmentNewspaperTheStockholmConventiononPersistentOrganicPollutants(POPs)becomeseffectivetoChinatoday(Nov.11,2004),whichmeansfromnowon,ChinahavetofullytaketheresponsibilitygivenbytheConvention.

Theresponsibilitiesinclude:toprohibittheproductionanduseofPOPs,tostrictlymanageitsimportandexport,topromotethetechnologiesandpracticeswhichcanreduceorpreventtheby-productofPOPs,andtosafelydisposaltheinventory(存貨)andwastesofPOPsproducts.

這些物質對雌激素、甲狀腺素、兒茶酚胺、睪酮等呈現(xiàn)顯著的干擾效應。臨床以生殖障礙、出生缺陷、發(fā)育異常、代謝紊亂以及對某些癌癥的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生影響為特征。

近年來,不斷報道野生動物和人類生殖發(fā)育異?，F(xiàn)象,學者們認為環(huán)境雌激素及其他內分泌干擾物是造成生殖異常的共同原因。目前,關于內分泌干擾物對機體健康影響的問題已成為國際性的研究熱點。markedlyinnovativestudy二、內分泌干擾物的概念和特點定義:按照美國環(huán)保局“內分泌干擾物甄別與測試委員會”的定義，內分泌干擾物是指能改變機體內分泌功能并對機體、后代或(亞)群引起有害效應的外源性物質?！案淖儭薄坝泻Α笔侵改M、阻斷或激活、抑制內分泌效應，干擾合成、轉運及排除等生物過程，改變神經(jīng)、免疫和生殖發(fā)育系統(tǒng)等正常調控功能?！碍h(huán)境激素’，“環(huán)境類激素’，“環(huán)境抗激素”等是指能與內源性激素受體結合而引起模擬、拮抗體內天然激素并干擾內分泌功能的環(huán)境化學物，它是EDCs中的一大類。

2內分泌干擾物的作用特點(1)劑量-反應曲線并不具有線性特征剛開始反應隨濃度上升而增強,達到最大反應值后,濃度上升反而會導致生物反應減弱。在多氯聯(lián)苯對雞胚毒性作用研究中有所體現(xiàn),雞胚死亡率不是依照PCB使用劑量的增加而升高,反而隨劑量的增加而降低

(2)環(huán)境激素的作用隨動物的發(fā)育階段而異EDCs對胚胎、胎體和新生幼體的影響與其對成體的影響可以完全不同。對處于發(fā)育中的個體來說,激素的微小變化就會導致嚴重后果。由于胚胎發(fā)育的階段性,不同時期接觸會導致不同的后果2內分泌干擾物的作用特點

(3)難分解和高蓄積性EDCs對脂肪組織和性腺等含脂量高的組織具有高度的親和力,并通過食物鏈發(fā)生生物濃縮效應(尤其是人工擬激素物質),因此對高等動物的危害更大。2內分泌干擾物的作用特點(4)對各類群動物作用的廣泛性在上億年的生命進化過程中,激素與受體化學結構在遺傳上高度保守,因此,EDCs在魚類、兩棲類、鳥類、鼠類上表現(xiàn)的作用同樣也會出現(xiàn)在人類上。2內分泌干擾物的作用特點(5)二次污染由于EDCs大多為有機化合物,在環(huán)境中受環(huán)境因素影響,有些EDCs會發(fā)生化學反應生成比原來毒性更強的污染物,危害人體和動物健康。2內分泌干擾物的作用特點(6)聯(lián)合作用

由于大多數(shù)EDCs具難降解和高蓄積性,從而存在多種EDCs對動物的復合作用。它們共同作用產(chǎn)生的生物學效應與單一作用所產(chǎn)生的生物學效應可以完全不同,2種或2種以上化學污染物共同作用所產(chǎn)生的綜合生物學效應稱為聯(lián)合作用。2內分泌干擾物的作用特點聯(lián)合作用通常包括4種:協(xié)同作用：相加作用：獨立作用：拮抗作用：

三、來源和分類

EDCs的來源總的可分為天然和人工合成化學物兩大類。天然：如植物激素(大豆異黃酮).人工：包括藥物(如類固醇類、己烯雌酚、避孕藥等)和工農(nóng)生產(chǎn)使用的化學原料、中間產(chǎn)物、產(chǎn)品使用及向環(huán)境排放的廢棄物，也包括家庭生活、醫(yī)療用品可釋放的化學物，交通運輸、垃圾焚燒等產(chǎn)生的化學性污染物等，這又稱為環(huán)境內分泌干擾污染物。1來源2分類：(1)人和動物激素動物和人體內天然存在的雌激素，一般指雌二醇（Estrogen）、雌酮（Estrone）和雌三醇（Estriol），其中以雌二醇作用最強。動物性激素存在于鹿茸、海狗腎等組織中(2)植物雌激素和真菌性雌激素植物性雌激素（Phytoestrogens）是一組在植物中天然存在、本身或其代謝產(chǎn)物具有與雌激素受體結合誘導產(chǎn)生弱雌激素作用的非甾體結構為主的植物化學物。目前已知至少有400多種植物含有具有生物活性的雌激素樣物質—異黃酮（黃豆苷原、染料木黃酮）和香豆雌酚。適量的植物性雌激素有利于人體的健康，但對于孕婦和嬰幼兒，若大量食用，其安全性值得深入研究2分類

植物性激素存在于西洋參、枸杞子、茯苓、當歸、石榴、淫羊霍和蘆薈等植物中。大豆是優(yōu)良的植物性蛋白質食物和飼料,但其中大豆素和大豆甙有雌激素活性。葛根(3)人工合成----

環(huán)境化學污染物目前在環(huán)境中已被證實的EEDs已有60～70余種，其中農(nóng)藥及其代謝物占60%以上，又以殺蟲劑居多，殺菌劑、除草劑也有部分有此作用。2分類種類（具體）

a農(nóng)藥和除草劑包括滴滴涕(DDT)及其分解產(chǎn)物、六氯苯(六六六)、艾氏劑、狄氏劑、克爾散(kelthane)、開蓬(kepone)、毒殺芬和氯丹等有機氯殺蟲劑;莠去津、合成擬除蟲菊酯、三嗪類等除草劑。據(jù)統(tǒng)計，我國每年施用農(nóng)藥達50萬～60萬t，其中約80%的農(nóng)藥直接進入環(huán)境，因此我國可能是EDCs污染的大國。b工業(yè)化合物包括多氯聯(lián)苯(PCB)、有機錫涂料、鉛、鎘和石油產(chǎn)品。PCB的結構與DDT類似,性質穩(wěn)定難降解,廣泛用于塑料、油漆、農(nóng)藥生產(chǎn)和電器的絕緣油,有很強的生殖毒性。石油產(chǎn)品中的多環(huán)芳烴有致癌作用和生殖毒性作用。此外,含氯化合物的工業(yè)產(chǎn)品在加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,及含氯有機物垃圾進行焚燒時都會產(chǎn)生二惡英(TCDD)。

某些金屬如鉛、汞、有機錫等均有不同程度的雌激素樣作用。汽車尾氣中的一些汽油燃燒產(chǎn)物及某些羥基化多環(huán)芳烴。用于牙科修復的物質—雙酚A，食品工業(yè)用的一些抗氧化劑如t-丁羥基茴香醚，c合成藥物和飼料添加劑包括與雌二醇結構相似的類固醇衍生物,如己烯雌酚(DES)、己烷雌酚、乙炔基雌二醇、炔雌醚等。DES自開發(fā)后幾十年內,曾用于預防流產(chǎn)、改善孕期不適、卵巢機能失調、骨質疏松癥,以及畜禽育肥,當時被譽為“妊娠必備之良藥”,后來證明其可誘發(fā)胎兒畸形、生殖道缺陷及癌癥d塑料制品中的干擾物鄰苯二甲酸酯作為塑料的增塑劑,用于各種塑料制品和尼龍塑料大棚,易從塑料材料中溶化出來。聯(lián)苯酚A也是塑料中的一種成分,聚乙烯作為各種方便食品的包裝材料,也有微弱的雌激素效應。e表面活性劑包括工業(yè)洗滌劑、乳化劑和各種表面活性劑,有些可促使乳腺細胞增殖。四、環(huán)境內分泌干擾物的危害內分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)是人類機體的三大信息傳遞系統(tǒng)，在調節(jié)機體各種功能、維持內環(huán)境相對穩(wěn)定中起重要作用。內分泌系統(tǒng)在包括胚胎發(fā)生、分化和穩(wěn)態(tài)機制在內的許多生理過程中發(fā)揮著極其重要的作用。生物學效應環(huán)境雌激素的生物學效應包括對內分泌系統(tǒng)的影響、對生殖與發(fā)育的影響、致癌作用、神經(jīng)系統(tǒng)毒效應和對免疫系統(tǒng)的影響等。（1）直接作用，指通過作用于下丘腦—垂體—靶腺軸的任一環(huán)節(jié)，影響激素的合成、分泌及反饋調節(jié)，產(chǎn)生不良效應（2）間接作用，指與內分泌改變密切相關的效應，如生殖、免疫、內分泌敏感性腫瘤等生物學效應(1)對內分泌系統(tǒng)的影響(2)對生殖與發(fā)育的影響(3)致癌作用(4)神經(jīng)系統(tǒng)毒效應(5)對免疫系統(tǒng)的影響(1)對內分泌系統(tǒng)的影響環(huán)境雌激素是激素類物質，它首先影響生物體的內分泌系統(tǒng)，主要有以下作用：①與受體結合；②與血漿性激素結合蛋白結合；③影響受體的表達

PCB可抑制甲狀腺激素和雄激素的分泌;DDT的代謝產(chǎn)物DDE使P450sccmRNA表達量增加,與蛋白激酶A的活化物聯(lián)合作用使豬顆粒細胞孕酮分泌增加;PCB抑制雌激素硫化酶,阻止雌激素的滅活,從而提高了雌激素的作用;

鄰苯二甲酸酯(DHEP)抑制大鼠芳香化酶的活性從而阻止雄激素轉化為雌激素。植物性雌激素也會干擾內分泌功能,如20世紀40年代初期澳大利亞引進了一種牧草紅花草(內含佛苜羅吶烴,在羊胃內不能被分解,具有雌激素活性),引進的同時羊群的生殖異常也開始蔓延,死產(chǎn)的羊羔急劇增加,懷孕的母羊不能臨產(chǎn),不僅體內的羔羊夭折,也常常引起母羊的死亡,后來母羊幾乎不能懷孕,給牧民造成嚴重的經(jīng)濟損失。(2)對生殖與發(fā)育的影響雌激素可能保護人類免患激素依賴性疾病，如乳腺癌、前列腺癌和骨質疏松癥；動物實驗表明，外來雌激素幾乎可引起各類型的雄性生殖系統(tǒng)發(fā)育障礙，包括性腺發(fā)育不良、睪丸萎縮、睪丸和附睪重量減輕、生精細胞、支持細胞和間質細胞數(shù)目減少、精液質量下降、精子數(shù)減少甚至無精子、睪丸腫瘤、隱睪、性欲降低和不育

大多數(shù)EDCs具雌激素活性,對雄性會抑制性腺和副性腺的發(fā)育,對雌性會導致雌激素靶細胞增生,引發(fā)癌癥與不育。加利福尼亞大學毒性物質研究學者發(fā)現(xiàn),將DDT和其分解產(chǎn)生的DDE成分注入鳥蛋以后,孵化出來的雄鳥的精巢里產(chǎn)生出雌鳥特有的細胞,甚至長出雌鳥才有的輸卵管。(3)致癌作用環(huán)境雌激素的致癌機制可能在于：（1）對細胞核及DNA的影響；（2）抑制微管聚合；（3）干擾細胞周期(4)神經(jīng)系統(tǒng)毒效應（1）先作用于神經(jīng)內分泌系統(tǒng)，影響激素的釋放及其在靶器官的效應，再通過反饋作用影響到神經(jīng)系統(tǒng)；（2）直接作用于神經(jīng)系統(tǒng)，引起行為、精神等的改變。環(huán)境雌激素可引起人或動物出現(xiàn)行為、學習、記憶障礙，也可出現(xiàn)注意力、感覺功能和精神發(fā)育的改變(5)對免疫系統(tǒng)的影響人類接觸PCBs、二惡英、DES、有機氯農(nóng)藥等可影響機體免疫功能，表現(xiàn)為亢進或抑制。五、環(huán)境內分泌干擾物的遷移轉化與降解EEDs可以通過吸附作用、揮發(fā)作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等過程進行遷移轉化。研究環(huán)境雌激素在這些方面的遷移轉化過程，有助于闡明環(huán)境雌激素的歸趨和可能產(chǎn)生的危害。

環(huán)境雌激素在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)、轉移主要有3條途徑：土壤途徑：主要通過殺蟲劑的噴灑以及含雌激素垃圾的淋溶進入土壤，再由作物及牧草進入家畜及人體水體途徑：主要通過水生植物及動物對土壤徑流、稻田農(nóng)藥及工業(yè)廢水中的雌激素的富集再轉移給鳥類、魚類及人空氣途徑：主要通過呼吸被污染了的空氣，或通過牧草及作物表面的粉塵沉降再轉移給家畜及人水土壤空氣魚類水生浮游生物昆蟲植物家禽家畜鳥類食品人環(huán)境雌激素進入食品的途徑

雌激素通常借助大氣環(huán)流及洋流由低緯度地區(qū)轉移到高緯度及極地生態(tài)系統(tǒng)。生物遷徙是另一種更有效的遷移途徑，例如，鮭魚可以通過洄游將海洋中的環(huán)境雌激素轉移到阿拉斯加淡水湖泊，從而使環(huán)境雌激素濃度高出其他湖泊2倍。大西洋鮭魚Salmon

生物富集BioConcentration由于環(huán)境雌激素不容易被生物降解，因此極易通過食物鏈在生態(tài)系統(tǒng)內進行生物富集。環(huán)境中不易測出的微量或痕量雌激素經(jīng)過3～4個營養(yǎng)級的富集即可達到驚人的濃度。降解degradatio