全球石油(you)(you)需求量的(de)不斷增長促使(shi)石油(you)(you)工業飛速(su)發展，隨之而來(lai)的(de)則是全球石油(you)(you)污(wu)染(ran)的(de)不斷加劇，以(yi)及(ji)石油(you)(you)開采(cai)區及(ji)周(zhou)邊生態(tai)環境(jing)的(de)嚴(yan)重(zhong)破壞。大(da)量的(de)石油(you)(you)在勘探、開采(cai)、運輸和加工過程中發生泄漏(lou)，包含了烷烴(jing)類、芳烴(jing)類、揮發性(xing)有機污(wu)染(ran)物(wu)、極性(xing)物(wu)質和重(zhong)金屬等對環境(jing)具有極大(da)危害的(de)污(wu)染(ran)物(wu)進(jin)入到環境(jing)中，使(shi)石油(you)(you)污(wu)染(ran)成為全球性(xing)環境(jing)問題。

在眾多(duo)石油(you)污染物(wu)中(zhong)，多(duo)環(huan)芳烴(polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs)因(yin)具(ju)(ju)有致癌、致畸(ji)和致突變的(de)(de)(de)“三致”效(xiao)(xiao)應，以及內(nei)分(fen)泌(mi)干擾效(xiao)(xiao)應，獲得了研究(jiu)者、管理者和公眾的(de)(de)(de)廣泛關注。隨著環(huan)境研究(jiu)和分(fen)析技(ji)術水平的(de)(de)(de)提升(sheng)，發現石油(you)污染物(wu)中(zhong)導(dao)致嚴重(zhong)生(sheng)態毒性及人(ren)體(ti)健康危害的(de)(de)(de)污染成分(fen)遠(yuan)不(bu)只(zhi)多(duo)環(huan)芳烴類(lei)物(wu)質(zhi)。根據我們的(de)(de)(de)最新研究(jiu)，環(huan)烷酸類(lei)物(wu)質(zhi)(naphthenicacids，NAs)就(jiu)具(ju)(ju)有極(ji)大的(de)(de)(de)生(sheng)態毒性(Wangetal.,2015a;2015b;2015c)。

圖1環烷酸類(lei)物質分(fen)子結(jie)構示(shi)意(yi)圖

環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)是一(yi)種環(huan)烷基(ji)(ji)直(zhi)鏈羧酸，其分(fen)(fen)子(zi)結(jie)構中(zhong)一(yi)般(ban)含有一(yi)個或(huo)多個飽和(he)環(huan)，可用通用分(fen)(fen)子(zi)式CnH2n+ZO2來表示(圖(tu)1)。環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)穩定，具(ju)有低揮發(fa)性(xing)(xing)，其穩定性(xing)(xing)和(he)不揮發(fa)性(xing)(xing)隨分(fen)(fen)子(zi)量(liang)增(zeng)(zeng)大而(er)增(zeng)(zeng)強(qiang)。環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)分(fen)(fen)子(zi)結(jie)構中(zhong)同時存(cun)在烷基(ji)(ji)憎(zeng)水基(ji)(ji)團和(he)羧基(ji)(ji)親(qin)水基(ji)(ji)團，因而(er)具(ju)有表面活性(xing)(xing)劑(ji)的(de)特性(xing)(xing)。由于其結(jie)構中(zhong)羧基(ji)(ji)的(de)存(cun)在，環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)可溶(rong)于中(zhong)性(xing)(xing)或(huo)堿(jian)性(xing)(xing)的(de)水體(ti)中(zhong)，在酸性(xing)(xing)環(huan)境中(zhong)為非水溶(rong)性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)，可能具(ju)有生物(wu)積(ji)累和(he)放大效應。

環烷酸類物質在我國土壤環境中的污染水平

環(huan)烷(wan)酸類(lei)(lei)物(wu)質(zhi)(zhi)是(shi)石(shi)油中的(de)的(de)自然(ran)成分，其在(zai)石(shi)油中所占比例(li)約(yue)為(wei)2%。隨(sui)著石(shi)油工(gong)業的(de)發展(zhan)，大量的(de)環(huan)烷(wan)酸類(lei)(lei)物(wu)質(zhi)(zhi)伴隨(sui)石(shi)油工(gong)業廢水(shui)(shui)排放進入(ru)到(dao)地(di)表水(shui)(shui)和地(di)下水(shui)(shui)中(Rossetal.,2012)。北京大學黃(huang)藝老師課題(ti)組在(zai)研究我國(guo)主要產油區石(shi)油污染土壤時發現，污染土壤中環(huan)烷(wan)酸類(lei)(lei)物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)濃(nong)度為(wei)2.29-132.91mg/kg，其濃(nong)度水(shui)(shui)平是(shi)相(xiang)同采(cai)樣點的(de)多環(huan)芳烴類(lei)(lei)物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)10倍多(圖(tu)2)。

圖2主要產油(you)區土(tu)壤中多環(huan)芳烴和環(huan)烷酸類物(wu)質相對濃度

環烷酸類物質生態毒性

土壤中環烷酸類物質具有很強的(de)生態毒性效應。根據黃藝課題(ti)組的(de)研究，蚯蚓(yin)暴露在較(jiao)高濃度的(de)環烷酸環境時，會引(yin)起回避行為和出血等癥狀。暴露時間過長時，會導致蚯蚓(yin)直接死亡(圖3)。

圖3蚯蚓急性損傷圖

環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)除可(ke)造(zao)成(cheng)(cheng)急(ji)性(xing)致死毒(du)性(xing)外，低濃度長時間暴露(與現實環(huan)境相似)也會對生(sheng)物(wu)產(chan)生(sheng)多種健康危害，包括發育毒(du)性(xing)、免(mian)疫毒(du)性(xing)、器官損傷(shang)等。根據(ju)黃藝課題組的(de)研究，環(huan)烷酸類物(wu)質(zhi)能夠誘導蚯(qiu)蚓體內產(chan)生(sheng)過(guo)量(liang)活性(xing)氧自由基(ROS)，影響蚯(qiu)蚓體內抗(kang)氧化酶系(xi)統(tong)和谷胱甘肽系(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常運(yun)行，造(zao)成(cheng)(cheng)蚯(qiu)蚓脂質(zhi)過(guo)氧化，并造(zao)成(cheng)(cheng)DNA斷裂(圖(tu)4)。

圖4環烷(wan)酸類物質產生的(de)氧(yang)化損傷

該(gai)課題組(zu)在對(dui)環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)結(jie)構特征進行研(yan)究時發現，含芳香環(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)結(jie)構與環(huan)(huan)(huan)境(jing)雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)結(jie)構非(fei)常相似，進一步(bu)利用(yong)重組(zu)酵母細胞研(yan)究其(qi)雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)受(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)結(jie)合的(de)(de)(de)(de)特征時發現，環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)能(neng)選擇性的(de)(de)(de)(de)與雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)受(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)結(jie)合，是(shi)一種雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)受(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)動劑(ji)(ji)，且具有一定抗雄激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)作(zuo)用(yong)，是(shi)一種弱雄激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)受(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)拮(jie)抗劑(ji)(ji);課題組(zu)利用(yong)人體(ti)(ti)腎(shen)上腺皮(pi)脂瘤細胞系研(yan)究環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)對(dui)類(lei)(lei)固醇(chun)(chun)激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)合成的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)時發現，環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)能(neng)夠影(ying)響(xiang)類(lei)(lei)固醇(chun)(chun)激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)合成過程(cheng)中(zhong)(zhong)關鍵酶的(de)(de)(de)(de)基(ji)因(yin)表達，從而使(shi)雌二醇(chun)(chun)的(de)(de)(de)(de)合成量(liang)增加，降低(di)睪酮的(de)(de)(de)(de)合成，證明(ming)了(le)其(qi)雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)特性。進一步(bu)使(shi)用(yong)斑(ban)馬(ma)魚胚胎作(zuo)為受(shou)(shou)(shou)試(shi)對(dui)象，發現環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)能(neng)夠使(shi)斑(ban)馬(ma)魚幼體(ti)(ti)產生脊柱畸(ji)形等發育(yu)畸(ji)變(圖5)，并通(tong)過測定受(shou)(shou)(shou)試(shi)斑(ban)馬(ma)魚幼體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)雌激(ji)(ji)(ji)素(su)(su)受(shou)(shou)(shou)體(ti)(ti)基(ji)因(yin)、卵黃蛋白(bai)源基(ji)因(yin)等內分泌(mi)相關基(ji)因(yin)的(de)(de)(de)(de)表達水平，進一步(bu)證明(ming)環(huan)(huan)(huan)烷(wan)酸(suan)類(lei)(lei)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)具有內分泌(mi)干擾活性。

圖5.環烷酸類物質誘導(dao)斑馬魚(yu)幼體(ti)產生(sheng)發育畸形

目前(qian)我國(guo)對(dui)(dui)于(yu)土(tu)(tu)壤石油污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)雖然不(bu)(bu)少，但對(dui)(dui)于(yu)這種來自(zi)于(yu)石油污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)(de)新型污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)關注(zhu)并不(bu)(bu)多。作為在污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)土(tu)(tu)壤中濃(nong)度(du)比多環(huan)(huan)芳烴(jing)濃(nong)度(du)高(gao)10倍，具有高(gao)生態(tai)毒(du)性效應的(de)(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)，環(huan)(huan)烷(wan)酸類物(wu)(wu)質(zhi)并沒有進(jin)入國(guo)家的(de)(de)(de)土(tu)(tu)壤污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)控(kong)制(zhi)清單。在當前(qian)石油依(yi)然是主要能源物(wu)(wu)質(zhi)，環(huan)(huan)境(jing)中石油污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)還(huan)會不(bu)(bu)斷積累的(de)(de)(de)情況(kuang)下，需(xu)要加強環(huan)(huan)烷(wan)酸類物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，對(dui)(dui)于(yu)該污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)在環(huan)(huan)境(jing)中的(de)(de)(de)遷移轉(zhuan)化(hua)特征、環(huan)(huan)境(jing)基(ji)準和標準、人(ren)體健康影響等問(wen)題，進(jin)行系統深入的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，為國(guo)家土(tu)(tu)壤污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)管理策略，提供(gong)科學依(yi)據。

作者介紹：

1983年本科(ke)(ke)(ke)畢業于(yu)中南(nan)林(lin)科(ke)(ke)(ke)大(da)學(xue)后，1992年至(zhi)1997年先后在英國(guo)(guo)和(he)德國(guo)(guo)學(xue)習獲(huo)得(de)碩士和(he)博士學(xue)位(wei)。1998年至(zhi)今(jin)，先后在北京大(da)學(xue)城市(shi)與環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)學(xue)院以(yi)(yi)及環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)科(ke)(ke)(ke)學(xue)與工(gong)程學(xue)院，從事(shi)科(ke)(ke)(ke)研(yan)(yan)和(he)教學(xue)工(gong)作(zuo)。獲(huo)得(de)國(guo)(guo)家(jia)重大(da)水專(zhuan)項、環(huan)(huan)(huan)(huan)保部公益項目、國(guo)(guo)家(jia)自然科(ke)(ke)(ke)學(xue)基金(jin)以(yi)(yi)及國(guo)(guo)家(jia)科(ke)(ke)(ke)技部863、973項目的(de)(de)支(zhi)持，從事(shi)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)生(sheng)態學(xue)和(he)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)生(sheng)物(wu)技術領域(yu)的(de)(de)研(yan)(yan)究工(gong)作(zuo)，已在SCI收錄雜(za)志(zhi)上發(fa)表論文(wen)20余篇，國(guo)(guo)內核心刊物(wu)上發(fa)表論文(wen)70余篇。同(tong)時(shi)，作(zuo)為聯合(he)國(guo)(guo)環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)署《全球環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)展望(wang)》和(he)國(guo)(guo)家(jia)環(huan)(huan)(huan)(huan)保部《生(sheng)物(wu)多樣性公約》的(de)(de)核心專(zhuan)家(jia)，參與國(guo)(guo)際環(huan)(huan)(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)公約談判(pan)和(he)國(guo)(guo)家(jia)履約行動的(de)(de)技術支(zhi)持。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章