青岛李村河—胶州湾水域雌激素水平的研究

论文摘要

天然雌激素如雌酮、雌二醇、雌三醇或合成雌激素如雌炔醇是一类甾体荷尔蒙。这些雌激素物质对人或野生动物的内分泌系统具有干扰作用。天然雌激素是由人和动物产生，而雌炔醇是合成的避孕药，它们都会随生物排泄物进入环境。随着人口和动物数量的增加，这些物质进入环境的数量也会增加，这将对生态平衡系统造成潜在的威胁。这些物质一旦进入食物链还会影响人类的健康。因此，开展环境中雌激素的研究非常重要。为了研究青岛近海水环境是否受到雌激素的污染，本文采用气相色谱-质谱法对青岛李村河至胶州湾水域系统中的四种雌激素水平进行测试，通过水、底泥及贝类组织中雌激素的水平对该流域的雌激素污染情况进行研究。本研究同时还对青岛的海伯河河水、石老人海水及栈桥海水的雌激素水平进行了考察。在这项研究工作中，建立了用改性的吸附剂对水，底泥和贝类样品中的雌激素物质进行了离线固相萃取，用GC-MS测法进行测定的方法。对该实验方法的所有步骤进行了系统的研究。首先，将三种天然雌激素（E1，E2，E3）和合成雌激素雌炔醇（EE2）分别用三氟乙酸酐（TFA）和N-甲基、N-三甲基硅基三氟乙酰胺（MSTFA）进行衍生化和色谱测定，通过该过程的产率对衍生化条件进行了系统的研究。在优化的条件下，通过GC-FID方法测定的天然雌激素的三氟乙酰衍生物的检出限为6．90～21．90ng／L（采用针尖浓缩进样方式），四种雌激素硅烷化衍生物的方法检出限为1．34～9．85ng／L，使该方法能够用于样品的加标回收率的准确测定。采用GC-MS方法对实际样品进行分离测定。实际样品中的目标离子的定性分析采取质谱特征诊断离子的方法进行确定，用内标法或内标工作曲线法对实际样品中的雌激素进行定量分析，其方法的检出限为E1=1．98ng／L，E2=1．91ng／L，EE2=6．98ng／L，E3=2．15ng／L．该工作曲线的线性相关系数在0．98～0．99之间。测定值的相对标准偏差为3～15％。第二，对实际样品中目标物的提取采用了C-18固相萃取法（SPE）或液-固提取法。实验对C-18硅胶颗粒对雌激素的吸附性能，水样体积，pH值和样品的性质等固相萃取操作对回收率的影响以及对萃取物的洗脱和浓缩规程的影响进行了优化。另外，还根据实际水体的污染情况对C-18吸附剂硅胶颗粒进行了修饰，使400mg该C-18吸附剂对目标物的富集回收率达到88～120％。对海泥、河泥中或牡蛎和蛤蛎组织中的雌激素物质的整体分析过程的加标回收率在70～120％（GC-FID法）。最后，用上述提取方法及气相色谱-质谱法对2005～2007年3～6月的李村河-胶州湾流域的水、底泥和两种贝类（蛤蛎和牡蛎）组织中的雌激素进行了测定。结果显示，该流域的水、底泥样品及贝类样品组织中均含有雌激素，它们主要为E1、E2和E3，也含有少量的EE2。其中在该流域的水样中雌激素的水平为nd（未测出）～306．0ng／L，在底泥样中的浓度为nd～42．0 ng／g干土，在贝类样品组织中为nd～29．7ng／g湿重。在海伯河水样、石老人或栈桥海水样中的雌激素含量分别为31～97．0ng／L、nd～13．3ng／L、nd～10．0ng／L。实验还测定了污水处理厂脱水污泥中的雌激素，其含量为nd～5．9ng／g。水及底泥中的测定结果与国内的某些测定结果相近，三种环境样品中雌激素的测定结果与国外的一些测定值相近或高于他们的报道值。根据测定结果，该流域雌激素的分布特点为：水中及底泥中雌激素的水平在不同地域水平不同（如海水中的低于河水中）；同一地点的不同时刻水中雌激素的含量不同；雌激素的含量E1大于E3；在大多数采样点，底泥与水中雌激素的含量比值E1为28～444 L／kg，E3为20～140 L／kg。海岸边的牡蛎组织中的雌激素含量明显高于深海中的，海岸底泥中的蛤蛎组织中的雌激素水平高于市售的。在调查期间，连续3个月测得该流域的水、底泥中含有一定量的雌激素物质，蛤蛎组织中的雌激素水平高于栖息的底泥中的。经调查，李村河水主要来自河道沿途工农业生产、养殖及生活污水的排放。研究结果表明，雌激素物质已经进入李村河-胶州湾流域的水环境，水中的雌激素水平较高，有可能对敏感野生生物雌性化有影响。至于这种雌激素污染是否造成了该流域水生态系统的危害还有待进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 研究现况
• 1.1.1 目前已进行的研究
• 1.1.2 我国的研究现状
• 1.2 关于环境雌素
• 1.2.1 环境雌激素的定义
• 1.2.2 环境雌激素种类
• 1.2.3 环境雌激素的来源
• 1.2.4 环境激素的迁移与水平
• 1.2.5 环境雌激素的消除
• 1.2.6 环境雌激素对水生生物的危害
• 1.3 环境雌激素的检验方法
• 1.4 研究展望
• 1.5 研究目标
• 1.6 本论文的工作
• 2 几种雌激素测定方法的建立与评价
• 2.1 实验仪器与试剂
• 2.2 雌激素物质的衍生化反应
• 2.2.1 雌激素物质的酰化反应实验
• 2.2.2 雌激素物质的硅烷化反应实验
• 2.2.3 样品的气相色谱分析
• 2.3 水、底泥及生物样品中的雌激素的提取方法
• 2.3.1 水中雌激素的提取方法
• 2.3.2 底泥中雌激素物质的提取方法
• 2.3.3 蛤蜊组织中雌激素物质的提取方法
• 2.4 实验样品的加标回收率测定
• 2.4.1 各种水样的加标回收率测定
• 2.4.2 底泥样品的加标回收率测定
• 2.4.3 蛤蜊样品的加标回收率实验
• 2.5 空白试验
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 雌激素的三氟乙酰化反应条件与色谱分离
• 2.6.2 雌激素的硅烷化反应条件与色谱分离
• 2.6.3 色谱定量分析方法的建立与讨论
• 2.6.3.1 雌激素酰化样品的定量分析
• 2.6.3.2 雌激素硅烷化样品的GC-FID定量分析方法
• 2.6.3.3 雌激素硅烷化样品的GC-MS定量分析方法
• 2.6.4 衍生化雌激素的质谱图解析
• 2.6.4.1 雌激素酰化产物的质谱及解析
• 2.6.4.2.雌激素硅烷化衍生物的质谱及解析
• 2.6.4.3 雌激素物质的定性分析（GC-MS法）
• 2.6.5 水中雌激素提取方法的研究
• 2.6.5.1 水样酸度的影响
• 2.6.5.2 洗脱液浓缩条件选择
• 2.6.5.3 吸附柱上雌激素的洗脱条件
• 2.6.5.4 吸附剂对雌激素物质的吸附性能
• 2.6.6 底泥中雌激素物质提取方法的研究
• 2.6.6.1 底泥样品的冰冻干燥
• 2.6.6.2 萃取物中杂质的消除
• 2.6.6.3 底泥中雌激素萃取条件的选择
• 2.6.7 蛤蜊组织中雌激素提取方法的研究
• 2.6.8 提取与测定过程的定量控制
• 2.6.9 水过滤装置的过滤性能评价
• 2.7 小结
• 3 固相微萃取吸附剂吸附效率的考察与改性
• 3.1 实验
• 3.1.1 样品采集
• 3.1.2 吸附剂的处理
• 3.1.3 实际水样中雌激素的萃取与色谱分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 实际水样品回收率的测定
• 3.2.2 吸附剂的改性与评价
• 3.2.3 过滤污水量对回收率的影响
• 3.3 小结
• 4 李村河-胶州湾流域水中雌激素的含量测定与研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 样品的采集与样品浓缩
• 4.1.2 样品的色谱分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 回收率的考察
• 4.2.2 2005年实际水样中雌激素含量的测定与讨论
• 4.2.2.1 水样中雌激素的含量
• 4.2.2.2 测定结果的讨论
• 4.2.3 2006年李村河至胶州湾海域水中雌激素的含量与分析
• 4.2.3.1 水中雌激素的定性与定量分析结果
• 4.2.3.2 实际水样中雌激素水平的讨论
• 4.2.3.3 河水来源的调查
• 4.2.4 2007年水中雌激素含量
• 4.3 小结
• 5 李村河-胶州湾水域底泥中雌激素的含量测定与研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 样品采集
• 5.1.2 样品中雌激素物质的提取
• 5.2 底泥中雌激素的定性定量分析
• 5.2.1 底泥样品中雌激素的定性分析
• 5.2.2 底泥样品中雌激素测定结果的数据处理
• 5.2.3 对测定结果的讨论
• 5.2.4 底泥中雌激素对环境的影响
• 5.3 底泥中雌激素的来源
• 5.4 小结
• 6 海洋某些贝类体内雌激素含量的测定与研究
• 6.1 实验
• 6.1.1 样品的采集
• 6.1.2 蛤蜊及牡蛎中雌激素的提取与测定
• 6.1.3 海底泥中雌激素的提取与测定
• 6.1.4 蛤蜊暴露试验
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 蛤蜊暴露试验的结果
• 6.2.2 现场研究---胶州湾水域蛤蜊与牡蛎中雌激素含量的测定
• 6.2.3 对胶州湾水域蛤蜊和牡蛎中雌激素测定结果的讨论
• 6.2.3.1 蛤蜊及牡蛎体内雌激素的水平
• 6.2.3.2 雌激素在蛤蜊中及其栖息底泥中的分布
• 6.2.3.3 不同来源实际样品中雌激素的含量
• 6.3 小结
• 7 结论与认识
• 7.1 结论
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录