水环境中类固醇激素的污染特征及健康风险评价研究

论文摘要

内分泌干扰物干扰人类及动物的内分泌系统产生各种负面影响,引起各国政府和环境保护组织的高度关注。随着对内分泌干扰物质研究的深入了解,类固醇激素化合物展现出更强的内分泌干扰作用。近年来,环境样品中类固醇激素的检测受到人们广泛的重视。研究和建立类固醇激素分析方法,进行健康风险评价对于环境保护和环境管理具有重要意义。本文以常见的25种类固醇激素（7种雌激素、6种雄激素、5种孕激素和7种糖皮质激素）为对象物质,建立了环境水样中类固醇激素的固相萃取-超高压液相色谱-串联质谱检测方法（HLB-UPLC-MS/MS）；并成功应用于南京市污水处理厂（WWTPs）、湖泊及河流和长江流域江苏段水样中类固醇激素残留状况的调查,最后对饮用水源水中类固醇激素的健康风险评价进行了简单探讨。主要研究内容和结果如下：（1）水环境中类固醇激素多残留分析方法的建立运用超高压液相色谱串联质谱仪,在ESI电离、多反应选择监测（MRM）模式下,通过优化毛细管电压、锥孔电压、碰撞能等质谱参数和流动相组成、流速、梯度洗脱程序等液相色谱分离条件,建立同时检测环境水样中25种类固醇激素的仪器分析方法。采用外标法进行定量分析,标准曲线相关系数良好。经方法学验证检测限范围为1.49～10.59ng/L,定量限范围为5.12～35.30ng/L.本检测方法具有定性准确、灵敏度高、重现性好、简单快速的优点通过对HLB固相萃取条件的优化,如洗脱液、洗脱液体积、水样pH和淋洗液等主要影响因素,建立了适用于环境水样中类固醇激素残留的前处理方法。在20,50和100ng/L的加标浓度下,各类固醇激素的加标回收率均大于70.17%,并且在3次平行的情况下,相对标准偏差（RSD）均小于13.87%,呈现出一定的稳定性,可满足残留分析的要求。（2）南京市污水处理厂中类固醇激素污染状况调查利用建立好的SPE-UPLC-MS/MS方法对污水处理厂的水样进行检测分析。由于化合物性质和污水处理厂进水性质的不同,污水处理厂的去除率和进、出水中类固醇激素的组成也存在差异。所调查的污水处理厂,并不能完全去除类固醇激素,这一结果表明污水处理厂的处理工艺主要侧重于常规水体污染物的去除,并没有考虑到痕量类固醇激素的去除。（3）地表水中类固醇激素残留状况研究利用建立的固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法（SPE-UPLC-MS/MS）,对南京市主要湖泊及河流和长江流域江苏段共15个监测位点地表水中类固醇激素残留进行监测,结果表明：各个监测位点都有不同浓度和组成的残留类固醇激素检出,其中糖皮质激素占很高比例,总残留浓度为593.98ng/L。同时发现地表水中类固醇激素残留在很大程度上受人类活动的影响,人口稠密地区,人类活动相对集中,激素残留浓度较高。（4）饮用水源水中类固醇激素的健康风险评价探讨世界卫生组织（WHO）和国际癌症研究机构（IARC）对类固醇激素的致癌性尚未阐明,尚无致癌性强度系数或参考剂量等相关的毒理学参数,导致饮用水源水中类固醇激素健康风险评价存在不确定因素。为进一步深入的研究饮用水源水中类固醇激素健康风险评价,定量描述类固醇激素对健康的影响程度,进行了健康风险评价的不确定性探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1. 引言
• 2. 环境中类固醇激素概述
• 2.1 类固醇激素的种类及其生物功能
• 2.2 环境中类固醇激素的来源和影响
• 2.3 类固醇激素的环境行为
• 2.3.1 吸附
• 2.3.2 降解
• 2.3.3 生物可利用性与生物积累
• 3. 类固醇激素的环境监测技术研究
• 3.1 样品采集
• 3.2 样品前处理技术
• 3.2.1 液液苹取
• 3.2.2 固相萃取
• 3.2.3 固相微萃取
• 3.3 浓缩
• 3.4 样品检测技术
• 3.4.1 气相色谱及气质联用技术
• 3.4.2 高效液相色谱、超高效液相色谱及液质联用技术
• 3.4.3 生物技术
• 3.5 展望与总结
• 4. 健康风险评估方法研究概况
• 4.1 危害鉴别
• 4.2 剂量-效应关系评价
• 4.3 暴露评估
• 4.4 风险评价
• 4.5 类固醇激素健康风险评价展望
• 5. 研究目的、意义及主要内容
• 5.1 研究目的和意义
• 5.2 研究内容
• 5.2.1 UPLC-MS/MS检测方法的建立
• 5.2.2 环境水样预处理方法的建立
• 5.2.3 不同水环境中目标类固醇激素的残留状况研究
• 5.2.4 饮用水源水中类固醇激素的健康风险评价探讨
• 参考文献
• 第二章 水环境中类固醇激素多残留分析方法的建立
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 仪器和试剂
• 2.2 标准溶液的配制
• 2.3 样品前处理方法
• 2.4 高效液相色谱条件
• 2.5 质谱条件
• 3. 结果和讨论
• 3.1 水样固相萃取条件的优化
• 3.1.1 洗脱液组成的优化
• 3.1.2 洗脱液体积的优化
• 3.1.3 淋洗液的选择
• 3.1.4 水样pH对固相萃取的影响
• 3.1.5 正交试验结果
• 3.2 液相色谱条件的优化与选择
• 3.2.1 流动相条件的选择
• 3.2.2 流动相流速及梯度的选择
• 3.2.3 柱温的选择
• 3.3 质谱条件的优化
• 3.3.1 离子模式的选择
• 3.3.2 母离子和子离子的选择
• 3.3.3 质谱离子源条件的选择
• 3.4 方法学验证
• 3.4.1 方法线性方程和检出限
• 3.4.2 方法回收率及精密度
• 4. 本章小结
• 参考文献
• 第三章 南京市污水处理厂中类固醇激素污染状况调查
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 仪器和试剂
• 2.2 仪器参数
• 2.3 样品采集和预处理
• 3. 结果与讨论
• 3.1 污水处理厂（WWTP）进出水中目标化合物的浓度水平
• 3.2 污水处理厂类固醇激素的去除特征
• 4. 本章小结
• 参考文献
• 第四章 地表水中类固醇激素残留状况研究
• 1. 引言
• 2. 实验部分
• 2.1 仪器和试剂
• 2.2 仪器参数
• 2.3 采样位点设置
• 2.4 样品采集与保存
• 2.5 水样的处理和分析
• 3. 结果与讨论
• 3.1 地表水中类固醇激素的总体残留特征
• 3.2 雄激素化合物在地表水中的残留状况
• 3.3 孕激素在地表水中的残留状况
• 3.4 糖皮质激素在地表水中的残留状况
• 3.5 雌激素在地表水中的残留状况
• 3.6 长江流域地表水中类固醇激素季节变化规律
• 4. 本章小结
• 参考文献
• 第五章 饮用水源水中类固醇激素的健康风险评价探讨
• 1. 引言
• 2. 研究方法
• 2.1 化学致癌物致癌风险度模型
• 2.2 化学非致癌物健康风险度模型
• 2.3 水环境健康风险度评价模型
• 3. 评价过程中的不确定性识别
• 3.1 致癌物质
• 3.2 非致癌物质
• 3.3 不确定性分析方法
• 3.3.1 蒙特卡罗方法（Monte Carlo Analysis,MCA）
• 3.3.2 泰勒简化方法（Method of Moment）
• 3.3.3 概率树方法（Probability Trees）
• 3.3.4 专家判断法
• 4. 讨论
• 参考文献
• 第六章 结论与建议
• 1. 结论
• 2. 创新点
• 3. 建议与展望
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢