畜禽粪便中天然类固醇雌激素降解转化的C-14示踪研究

现代集约化畜禽养殖产生大量的粪便废弃物，是环境中类固醇雌激素污染的主要来源之一。粪便中的兽用抗生素残留会影响雌激素的生物转化、降解和残留。由于畜禽粪便体系的复杂性，粪便中雌激素的降解和转化过程尚不清楚。本课题拟应用C-14放射性同位素示踪技术，研究(1)两种动物（鸡和猪）粪便中雌激素（雌二醇和雌酮）的生成和降解机制，（2）雌激素共轭物的降解以及水解生成雌激素的行为，(3)三种不同持久性的典型兽用抗生素（大环内酯类、磺胺类和四环素类）对粪便中雌激素及其共轭物残留的影响。研究结果对我国雌激素污染源控制及畜禽粪便废弃物的资源化安全利用有着重要的理论价值和现实意义。

现代集约化畜禽养殖产生大量的粪便废弃物，是环境中类固醇雌激素污染的主要来源之一。粪便中的兽用抗生素残留会影响雌激素的生物转化、降解和残留。由于畜禽粪便体系的复杂性，特别是雌激素共轭物的存在以及水解生成自由态，有关粪便中雌激素的降解和转化过程一直不清楚，因而难以保障有效去除粪便中雌激素污染。本项目针对这一难题，采用C-14放射性同位素示踪技术，研究了粪便（猪粪）中雌激素17β-雌二醇（17β-E2）和雌酮（E1）及E1的硫酸酯共轭物（E1-3S）的矿化、降解、转化、残留等过程，以及7大类17种抗生素对这些过程的影响；针对水环境中雌激素污染现状，研究了雌激素及共轭物在水体中的降解，以及抗生素的影响。主要结果归纳如下：（1）以C-14标记乙酸钠为前体，制备得到标记的雌激素及共轭物：[3-14C]-17β-E2、[3-14C]-E1、[3-14C]-E1-3S、[3-14C]-17β-E2-17S和[3-14C]-17β-E2-3,17diS。（2）[3-14C]-17β-E2在猪粪中培养16天后，6.5%未降解，矿化达28%，转化产物E1有10.6%，部分残留物结合在腐殖酸和富里酸上。不同浓度不同抗生素对[3-14C]-17β-E2的矿化和降解的抑制程度不同：大环内酯类（罗红霉素、红霉素）和氨基糖苷类（硫酸链霉素）显著抑制；β-内酰胺类、氯霉素类和喹诺酮类没有显著影响；不同的磺胺类和四环素类对矿化影响不一致。所研究的抗生素中，以罗红霉素和红霉素的抑制作用最强，100 ppm罗红霉素和红霉素处理组中，17β-E2分别有26%和18%残留。（3）[3-14C]-E1在粪便中转化为一极性较大的代谢产物；[3-14C]-E1-3S则先被水解成[3-14C]-E1。红霉素、磺胺甲恶唑、盐酸土霉素、硫酸链霉素在10 ppm时，均对[3-14C]-E1的降解产生抑制。（4）在玄武湖水中，E1降解半衰期6.5 天，E1-3S在21天内没有明显降解。盐酸土霉素抑制E1降解。差向异构体17α-E2与17β-E2在好氧水环境中降解均产生E1。研究结果表明：雌激素的共轭物比自由态在环境中持久。抗生素，特别是罗红霉素、红霉素、硫酸链霉素使用将会增加17β-E2在粪尿中的持久性，从而增加其生态风险。研究结果对我国雌激素污染源控制及畜禽粪便废弃物的资源化安全利用有着重要的理论价值和现实意义。