天然有机质共存时三氯生光转化的微观机理及生物效应研究

Triclosan is a kind of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs), which is concerned more and more recently. Triclosan and its metabolic transformation products may have some biological toxicity and its ecological and human health risk is closely related to its environmental transformation pathways. Natural organic matter (NOM) in the surface environment may have huge impact on the photo-transformation of triclosan and consequently affect its biological effects. However, research in this area is still blank. The project intends to study the influence of natural organic matter on the photolysis kinetics of triclosan by adding NOM. Electron spin resonance and molecular probes will be used to detect active species and the generation of dioxins will be detected to verify the microscopic reaction mechanism mediated by the active "micro-reactor" in NOM. Gaussian software and GC-MS method will be used to predict and identify the photolysis products. By using electrochemical - mass spectrometry technology, the generation mechanism of conjugates will be studied and the photo-transformation pathway of triclosan in the presence of NOM can be revealed. With the results of biological toxicity diagnosis, influence of photochemical transformation in presence of NOM on the biological effects will be clarified finally. The results of the present project will provide a theoretical basis for risk assessment of triclosan in the natural environment and pollution remediation as well.

三氯生是一种典型的药品和个人护理用品（PPCPs），因自身与代谢转化产物均可能具有生物毒性而备受关注。三氯生的环境转化途径决定了其生态与健康风险，而地表环境中普遍存在的天然有机质将对其光转化途径产生很大的影响，进而将影响其生物效应，但目前这方面的研究尚属空白。本项目拟通过添加天然有机质，研究其对三氯生光解动力学影响的规律，采用电子自旋共振及分子探针等手段检测活性物种，结合二噁英类产物的生成情况，验证天然有机质高活性"微反应器"介导的间接光解微观反应机理，阐明三氯生在表层环境中光转化的主要方式；结合高斯软件的预测与GC-MS的鉴定，确定光解产物，并借助电化学-质谱技术研究结合反应机制，揭示天然有机质共存时三氯生的光转化途径；最后结合生物毒性诊断，阐明天然有机质共存时三氯生光化学转化过程对其生物效应的影响规律与机制，为三氯生的生态与健康风险的评价及其污染防治与修复提供理论依据。

光转化是三氯生重要的环境转化途径之一。本项目研究了天然有机质对三氯生光解动力学的影响规律及微观反应机理，揭示了天然有机质共存条件下三氯生的光转化途径，并阐明了该过程对三氯生的生物效应的影响。研究发现：1）紫外光照下添加腐殖酸对分子态和离子态的三氯生的光解均产生抑制作用。模拟自然光照下，添加腐殖酸促进了分子态三氯生的光解，而抑制了离子态三氯生的光解。不同来源的天然有机质均能促进分子态三氯生的光降解，抑制离子态三氯生的光解，外源有机质比内源有机质影响更加显著。2）强氧化性的活性物种在腐殖酸促进三氯生光解的过程中起着重要的作用，其中•OH及疏水性微区内的1O2的作用尤其关键。3）分子态三氯生的光解产物主要为2,4-二氯苯酚、氯酚、4-氯邻苯二酚和二氯代羟基二苯醚，离子态三氯生的光解产物主要为2,4-二氯苯酚、氯酚、二氯代羟基二苯醚和二噁英类物质2,8-DCDD。在天然有机质介导的间接光解过程中，三氯生转变为2,8-DCDD的步骤受到了抑制。三氯生的光解产物4-氯邻苯二酚能与有机质模式分子谷胱甘肽（GSH）形成结合物，将形成环境结合残留物。4）三氯生溶液经光照后急性生物毒性和遗传生物毒性较光照前显著增高；腐殖酸的存在显著降低了光照后的三氯生溶液的急性生物毒性和遗传生物毒性，而腐殖酸的存在对三氯生溶液光照前后的生物内分泌干扰效应影响均不显著。5）提出了一种有机污染物光化学转化的在线研究系统，能更快捷地获得全面的有机污染物光化学转化信息，在环境光化学研究领域将有较大应用前景。6）提出了一种有机污染物持久稳定性预测的方法，能够简便、快速、有效的技术预测三氯生等有机污染物在环境中的持久性，在环境风险评估和环境保护等领域将有很大的应用前景。研究结果将有助于我们更深入地理解地表环境中三氯生的光转化过程，并为我们系统评价三氯生的生态与健康风险及建立污染防治与修复技术提供了一定的理论依据。