河流中双酚A甲基取代物的生成、转化与归趋研究

Bisphenol A (BPA) is a typical emerging contaminant and endocrine disrupting chemical widely dispersed in the environment. Previous study has proved that BPA methyl ethers have higher toxicity than the parent compound BPA. Current studies mainly focused on the occurrence and distribution of BPA in the environment; however, there is a knowledge gap on the formation, transformation and fate of BPA methyl ethers in the environment. We have established GC-MS method to analyze BPA monomethyl ether and BPA dimethyl ether and found that the effluent of wastewater treatment plants contained high concentration of BPA methyl ethers. Therefore, on the basis of our previous work, in this project, we plan to further carry out microcosm studies to test the formation and transformation of BPA, BPA monomethyl ether and BPA dimethyl ether using the water and sediments collected from the Jiulong River. We will examine photolysis, biodegradation, and the combination of photo-bio-degradation in the aqueous phase, as well as the aerobic, anoxic, anaerobic, and abiotic degradation in the sediments. In addition, the toxicity of the transformation products will be tested. The transformation products will be identified by high resolution technology, such as the liquid chromatography-quadrupole/ time-of-flight mass spectrometers (LC-Q/TOF-MS). Finally, samples will be collected from the Jiulong River at different time intervals. The concentrations of BPA and BPA methyl ethers in the aqueous phase, suspended solids, and sediments, will be determined. From this study, the formation and transformation of BPA methyl ethers in the river area will be elucidated. In addition, the spatial-temporal distribution and the fate of BPA methyl ethers will be understood. The results will provide useful information to evaluate the ecological risk of BPA and BPA methyl ethers in the river.

双酚A（BPA）是环境中广泛存在的一类具有内分泌干扰效应的典型新兴污染物，已有研究证实BPA的甲基化产物比母体BPA具有更高的毒性，然而现有研究多集中在BPA的环境分布上，而忽略了BPA的甲基化产物在环境的生成、转化及归趋研究。通过前期的分析方法建立和现场调研，我们发现污水处理厂出水中含有较高浓度的BPA甲基化产物，可能潛在威胁到了周边水体环境的生态安全。为了进一步探明BPA及其甲基化产物的排放风险，，本项目以九龙江水体、沉积物为基底，通过微宇宙实验，研究BPA一甲基及二甲基取代物的生成及转化机制并评价其毒性。此外，采集九龙江样品，分析水相、悬浮颗粒物、沉积物中BPA、BPA一甲基及二甲基取代物的浓度，明确BPA、BPA一甲基及二甲基取代物在河流的时空分布与归趋。本项目的完成将为BPA及其甲基取代物在流域环境中的归宿及其风险评价提供有力的科学依据。

双酚A（BPA）在环境中广泛分布，已有研究证实BPA的甲基化产物比母体BPA具有更高的毒性，然而BPA的甲基化产物在环境的生成、转化及归趋研究仍然不清楚。因此，本项目以BPA、BPA类似物及BPA两个甲基化产物：BPA 一甲基取代物（BPA-MME）和BPA二甲基取代物（BPA-DME）为研究对象，完成厦门市七个污水处理厂系统中BPA、BPA类似物及其甲基化产物空间差异分析，其中一污水处理厂BPA、BPA类似物及其甲基化产物五年的时间分布差异分析及九龙江表层水中BPA、BPA类似物及及其甲基化产物的时空差异分析，探索了水环境中BPA、BPA类似物及其甲基化产物的转化行为及各种因子在BPA代谢过程中的贡献。研究结果发现，BPA及其类似物广泛存在于厦门市污水厂及九龙江流域地表水中。此外，污水处理系统中广泛存在BPA甲基化产物，其中，BPA-MME多溶解于污水中，而BPA-DME多吸附于悬浮颗粒物或污泥上；基于厦门市全部七个污水厂的质量平衡研究显示，在污水处理过程中，甲基化是BPA去除的途径之一，约1.95%的BPA经由甲基化途径被去除。此外，采集九龙江干流及河口区样品，研究地表水中BPA甲基化产物的环境行为。结果显示，BPA甲基化产物也广泛分布于九龙江西溪、北溪及河口水体中，其中BPA-DME的浓度比BPA-MME的浓度略高，这与BPA-DME为BPA甲基化过程的最终产物有关。值得注意的是，九龙江水体中BPA-MME和BPA-DME的浓度与污水厂出水中的浓度相近，此结果暗示了，BPA甲基化过程也可能广泛存在于地表水环境中。最后，研究应用微宇宙实验，结合结构方程模型分析，及鉴定的转化产物的分子结构信息，阐明了BPA及其类似物在河流水体（九龙江流域水样）的转化机理。