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1、第30卷第1期环境化学Vo.l30,No.12011年1月ENVIRONMENTALCHEMISTRYJanuary2011*有机污染物生物有效性的评价方法**陈珊许宜平王子健(中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京,100085)摘要环境中有机污染物的生物有效性评价对生物修复、生态毒性和环境风险研究有着重要的意义.本文概括了影响有机污染物生物有效性的因素,综述了近年来有机污染物生物有效性评价方法的发展与应用,并对该领域的研究趋势进行了展望.关键词有机污染物,生物有效性,评价方法.随着全球人口的急剧增长和工农业的迅速发展,排
2、放到环境中的有机化合物越来越多.这些有机污染物除了传统的化工及农药类污染物如石油烃类(PHs)、有机氯农药(OCPs)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)外,还包括各种新型污染物如药物和个人护理用品(PPCPs),全氟化合物(PFOAs/PFOSs)、内分泌干扰物(EDCs)等.它们能通过直接接触和食物链的放大作用,对人类健康及生态系统造成潜在危害.因此,对环境中有机污染物的暴露风险评价已成为科学研究的重要内容.在以往的研究中,环境工作者利用实验室暴露实验得到污染物对生物暴露的剂量效应关系,并将这些以污染物名义浓度(nominalconcentration)
3、表述的生态毒性数据(如LC50等)作为外推野外长期暴露[1]效应和制订各种环境标准的依据.随着大量野外实验进一步深入,发现以污染物名义浓度表述的生态[2]毒性数据受各种环境因素如硬度、pH、温度、盐度、以及其它无机及有机组分等影响.这些因素能改变污染物的化学形态及其被生物摄取的能力,从而导致生态毒性的变化.因此,有学者提出了生物有效性[3](bioavailability)的概念,来表征污染物被生物吸收利用的程度和潜在的毒性.1影响有机污染物生物有效性的因素[4]污染物的暴露效应取决于该化合物和基质组分间的相互作用.对于不同的环境介质,水体中可能影响污染物毒性的物理
4、化学因素包括天然有机质(NOM)(吸附作用)、水温(影响蒸发速率、化学活度及暴露生物的生理学过程)、水流速(传输及稀释作用)、粘度(影响流动性及溶质扩散)、溶解氧(影响暴露生物的易感性)、pH(影响某些污染物的形态、活度、溶解度、毒性)、盐度(结合及沉淀作用)、光照(光降[5]解)等.大气中的基质除了原始的气体组成外,还包括灰尘、水蒸气、人类排放物质等.决定大气中污染物生物有效性的因素包括温度、光降解、化合物蒸汽压和逸度等.土壤是一种最为复杂的介质,其结构成分差异显著.土壤胶体的带电性和表面性质影响着其对气体、有机物及离子的吸附.影响污染物对土壤生物毒性的因素主要包括
5、:矿物质种类(影响化合物吸附)、粒度分布(影响表面积)、水含量(影响化合物分配和可利用性)、渗透度(影响传输能力)、结构(影响孔隙率)、pH、温度、金属含量(结合作用和拮抗机理)、含碳有机质、孔隙率(影响渗透性)、密度(决定孔体积,受土壤成分如矿物质含量、种类和有[6]机质及土壤结构影响)、无机离子(结合作用)、污染历史等.沉积物被认为是疏水性化合物的最终归宿,许多特征与土壤类似,但与之相区别的是其高水含量及厌氧环境.在各种因素中,硬度对于有机污染物的毒性和生物富集(bioaccumulation)的影响微乎其微(对于有机表面活性剂而言,硬度能够影响其毒性,但程度取决
6、于受试物种、化合物结构,并易受pH的影响而相互作用).对于不可离子化的有机污染物,正常生理范围内的pH值几乎不对其毒性和生物累积产生影[7]响.Mayer等指出大多数有机物的急性毒性随温度的升高而增加(对于96hrLC50,每升高10约增2010年7月2日收稿.*水体污染控制与治理重大专项(2009ZX07527005);国家自然科学基金(20737003,40801204)资助.**通讯联系人,Te:l01062849140;Emai:lwangz@jrcees.ac.cn1期陈珊等:有机污染物生物有效性的评价方法159加3倍),但对某些化合物(
7、如DDT、甲氧DDT、拟除虫菊酯等)则相反.温度对慢性毒性的影响则常常可[2]以忽略.同时就目前有限的数据看来,盐度对有机物的毒性和生物累积的影响也十分有限.决定有机污染物的传输和归趋的主要因素是它们与环境界面间的结合.因此,对于大多数有机污染物而言,主要考虑各种环境基质与污染物之间的交互作用及其对生物有效性的影响.例如,有机污染物易被环境中的溶解态或颗粒态天然有机质(NOM)结合,从而导致其自由溶解形态大量减少,造成污染物生物有效性降低.需要注意的是,虽然水化学参数对有机污染物分子本身的生物有效性影响较小,但它们常通过改变[8]NOM的分子构型,进
