溶解性有机质对水环境中典型PPCPs的生物有效性的影响研究

Studies on the impacts of dissolved organic matter (DOM) on the bioavailability of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are very important and significant to evaluate the eco-environmental risks of PPCPs in the real aquatic environment. Using the freely dissolved concentrations (Cfree) of PPCPs as core and the biouptake and toxic effects as main body, the following four aspects of research will be conducted. (I) Three novel passive sampling techniques including polar organic chemicals integrated sampler (POCIS), disposable polar fiber negligible depletion solid phase microextraction (disposable nd-SPME) and ionic liquid based negligible depletion hollow fiber supported liquid phase microexecration (IL-nd-HF-LPME) will be developed for sensing the Cfree of various PPCPs. (II) Using Cfree as indicator of chemical availability, the effects of DOMs from different origins on the availability of PPCPs will be studied and the interaction mechanisms will be elucidated. (III) Based on Cfree and biouptake and toxic effects of PPCPs, the effects of DOM on the bioavailability of PPCPs will be investigated and the interaction mechanisms will also be discussed, especially the contribution of the DOM-associated PPCPs. (IV) Using the plasma PPCP concentrations in fish as the internal concentrations and the bile concentrations of the parent PPCPs and their corresponding glucuronidation metabolites as biomarkers, the bioavailability mechanisms will be further discussed.

溶解性有机质（DOM）对PPCPs生物有效性的影响研究对于评价真实水环境中PPCPs的生态环境风险具有十分重要的意义。本项目以PPCPs的自由溶解态浓度为核心，以生物吸收和毒性效应为主体，开展了以下四个方面的研究：（1）建立了三种新型被动采样技术（极性化学物整合采样POCIS、一次性极性纤维微耗损固相微萃取nd-SPME和基于离子液体的微耗损中空纤维膜液相微萃取nd-HF-LPME）以采集不同性质PPCPs的自由溶解态浓度；（2）基于自由溶解态浓度指示化学有效性，考察了不同来源DOM对PPCPs化学有效性的影响及作用机制；（3）基于自由溶解态浓度以及生物吸收和毒性效应，揭示了DOM对PPCPs生物有效性的影响及机制，尤其是DOM结合态PPCPs的贡献；（4）以鱼体血液中PPCPs为内暴露浓度，以鱼体胆汁中母化合物及葡萄醛酸化代谢产物为暴露性生物标志物，进一步揭示生物有效性影响机制。

溶解性有机质（DOM）对PPCPs生物有效性的影响研究对于评价真实水环境中PPCPs的生态环境风险具有十分重要的意义。本项目以PPCPs的自由溶解态浓度为核心，以生物吸收和毒性效应为主体，主要完成了以下四个方面的研究：（1）建立的3种被动采样方法（极性化合物整合采样技术POCIS，一次性固相微萃取纤维技术disposable nd-SPME和基于离子液体的nd-IL-HFLPME技术）能很好的采集DOM及其它颗粒物体系中多种PPCPs的自由溶解态浓度。三种技术互相补充，nd-SPME比较适合中等疏水性以上的PPCPs（logKow>2），而POCIS和IL-LPME适合的物质范围更广，可应用于弱疏水性的PPCPs（logKow<2）。（2）以腐殖酸（HA）、单宁酸、葡聚糖、马来酸等为DOM替代物模型，揭示了DOM与PPCPs的相互作用机制，特别是pH的影响。结果表明，不同DOM替代物（性质、构像和官能团不同）与不同结构PPCPs在不同溶液化学条件下的作用机制不一样。针对极性强的PPCPs（logKOW<2），高的DOM（HA）分配系数（logDDOC >3）预示静电作用占据很重要的地位，logDDOC依赖于PPCPs的特定极性官能团而不依赖于疏水作用（logKOW）。（3）以鱼为模型生物，揭示了有机碳颗粒物（包含DOM）对PPCPs生物有效性的影响及机制，发现结合态的污染物也具有生物有效性。考察了有机碳颗粒物和HA对细胞膜转运载体P-糖蛋白（Pgp）外排苯并[a]芘（BaP）的影响，HA的存在可以保持Pgp蛋白在肝脏细胞中浓度，从而在一定程度上缓解Pgp外排抑制现象。以富勒烯(C60)为有机碳模型颗粒物，考察了有机碳颗粒物不同结合态布诺芬（IBU）的生物有效性。结果表明，在C60共存的情况下，IBU在鱼腮和消化道的吸收有明显提高，证明C60结合态的IBU具有生物有效性。（4）鱼体组织中PPCPs的代谢产物可作为PPCPs经水暴露的生物标志物。以邻苯二甲酸酯（PAEs）及其代谢产物单酯（MPEs）为模型化合物展开了暴露性生物标志物的研究。代谢物浓度与母化合物浓度相关性分析表明，短链MPEs(碳链长度=<4)浓度与其相应的PAEs和MPEs 浓度之和具有很好的相关性（n=95, p<0.01）。该研究表明，短链MPEs可以作为暴露性生物标志物定量的指示相应母化合物污染。