多氯代二苯并噻吩在巢湖中分布特征及典型环境行为研究

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多氯代二苯并噻吩(Polychlorinated dibenzothiophenes,PCDTs)是多氯代二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofurans,PCDFs)的硫代结构类似物,在水环境中已普遍存在,且具有潜在的生态风险。然而,目前关于PCDTs在我国淡水流域中的污染水平和空间分布特征,在水生生物体内的生物富集、生物转化和毒性的相关数据欠缺。本论文主要开展以下三方面工作:测定巢湖及8条支流中PCDTs的浓度水平,确定其可能的来源及空间分布特征;研究一种典型PCDTs(4-mono-CDT)在三角帆蚌体内的富集、转化和对其组织抗氧化防御系统的影响;通过室内模拟实验,探究4-mono-CDT在巢湖底泥及稻田土中的吸附行为。主要研究内容及结果如下:(1)巢湖不同基质(沉积物、悬浮颗粒物(SPM)、水)中14种PCDTs的浓度范围分别为0.40~3.55 ng/g、0.38~2.95 ng/g和0.34~2.61 ng/L。沉积物中主要同系物为1,2,3,4,7-penta-CDT(19.54%),1,3,9-tri-CDT为SPM(19.13%)和水(20.08%)中的优势同系物。沉积物和SPM中的主要组分为中氯代和高氯代的PCDTs。低氯代的PCDTs(例如mono-CDTs)在水中的相对百分比高于沉积物样品。巢湖8条主要支流PCDTs年输入量为19.90 kg。有机碳含量与ΣPCDTs水平存在较强的线性关系,说明OC对巢湖PCDTs的再分配有重要影响。此外,巢湖SPM-水体系中PCDTs的有机碳归一化分配系数(log KOC)为1.95~2.49 m L/g,同时建立了log KOC与PCDTs的其他典型环境特性之间的关系。(2)通过半静态水体接触暴露,研究了4-mono-CDT在三角帆蚌体内的生物富集、代谢和组织氧化损伤。4-mono-CDT在肝胰脏、鳃和肌肉组织中的吸收速率(k1)、净化速率(k2)、半衰期(t1/2)和生物富集因子(BCFs)分别为0.492~1.652 L·d-1·g-1·d.w.、0.117~0.308d-1、2.250~5.924 d和2.903~8.045 L·g-1·d.w.。总体来看,4-mono-CDT在三角帆蚌各组织中的富集能力大小大致表现为肝胰腺>鳃>肌肉。肝胰脏组织中检测到脱氯产物(二苯并噻吩),说明脱氯是4-mono-CDT的主要代谢途径。随着暴露时间的延长,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性均呈现低剂量诱导-中高剂量抑制的特征。丙二醛(MDA)含量随4-mono-CDT暴露剂量的增加和暴露时间的延长而增加。肝胰脏中的抗氧化酶对4-mono-CDT的敏感度高于鳃。(3)由吸附动力学实验可知,四种样品的吸附平衡时间均在12 h,对于4-mono-CDT的饱和吸附量都在70%~80%之间。批量平衡实验结果说明,4-mono-CDT在四种样品中的吸附行为符合Freundlich方程。此外,巢湖东部的吸附参数n值达到1.4以上,表现出较高的非线性特征。这种非线性特征可能与其有机碳含量、全氮含量以及底泥中粘粒含量较高有关。研究还表明最大吸附量出现在酸性p H下(p H为4),DOM对于4-mono-CDT的吸附促进最明显的是5 mg/L,抑制最明显的为100 mg/L。
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