環(huán)境因子影響三氯生對蝌蚪毒性作用研究

董玉瑛，仉春華，鄒學軍，才讓吉

(大連民族學院環(huán)境與資源學院，遼寧大連116605)

藥品和個人護理用品(Pharmaceuticals and Personal Care Products，簡稱PPCPs)包括人用與獸用的醫(yī)藥品、診斷劑、保健品、麝香、化妝品、遮光劑、消毒劑，以及在其生產(chǎn)制造中添加的組分，如賦形劑、防腐劑等。PPCPs及其代謝產(chǎn)物持續(xù)進入環(huán)境，在地表水、地下水、飲用水、土壤、污泥中普遍檢出，其殘留通常在ppb-ppt級水平，給水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)安全帶來隱患［1-2］。三氯生(Triclosan，簡稱TCS)是一種常見的 PPCPs，其化學名為2，4，4＇-三氯 -2羥基 -二苯醚，是1965年由瑞士Ciba公司開發(fā)的廣譜抗菌藥劑，可通過影響細菌脂肪代謝而起抗菌作用［3］。2002年，歐洲年生產(chǎn)約350 t三氯生作為個人護理品的添加劑，其在個人護理品中的質(zhì)量分數(shù)為0.1% ～0.3%［4］。鑒于三氯生廣泛應用于肥皂、牙膏等日用個人護理品中，近年來有文獻不斷報道，在地表水和污泥中檢出了三氯生，甚至在人乳及尿液中也被檢測到［5］。另一方面，三氯生在光照條件下會產(chǎn)生二氯代苯并二噁英和二氯苯酚等強毒性物質(zhì)，更增加了其在環(huán)境中的風險［6］。三氯生具有較強的皮膚吸收性，也為其作用于人體提供了條件［7］。因此，三氯生的穩(wěn)定性、安全性已成為學者和公眾共同關(guān)注的焦點問題。

考慮到氣候和其他全球性環(huán)境的變化可改變環(huán)境污染物的暴露面，導致其使用、轉(zhuǎn)移，劑量反應關(guān)系和最終去向發(fā)生改變，所以有必要評價變化環(huán)境因子條件下，對環(huán)境中新型化學品毒性的影響。本文以東北林蛙幼卵蝌蚪為受試生物，研究了三氯生于不同條件下光反應混合體系對蝌蚪的急性毒性。

1 材料與方法

1.1 材料

三氯生(TCS)晶體由湖北律云(集團)化工股份有限公司提供。蝌蚪采集于大連開發(fā)區(qū)童牛嶺水庫，在實驗室18～22℃的條件下，飼養(yǎng)于半徑40 cm的圓形玻璃容器中。2天換一次水，每天喂一次食，實驗測試前一天停止喂食，實驗期間不喂食。選擇個體相近，平均體長2.5 cm的健康蝌蚪進行毒性試驗。根據(jù)對實驗蝌蚪成蛙體型和生活習性的分析，確定為東北林蛙。

1.2 儀器

DHP-9082電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科技有限公司);85-2型恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器廠);BS214D型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司);不同量程的精密移液器(Thermo公司);曝氣泵;毒性暴露實驗常規(guī)玻璃儀器等。

1.3 毒性測定方法

1.3.1 不同溫度條件下的急性毒性實驗

分別配置質(zhì)量濃度為 700，800，900，1 000 μg·L-1的試驗用三氯生溶液300 mL于1 000 mL燒杯中，每種濃度配置3組平行樣，相對誤差低于10%。將蝌蚪小心移入到所需溫度下的實驗燒杯中，每只燒杯12只蝌蚪，記下開始時間，放入實驗溫度分別為15，20，25，30，35 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，于暴露1 h后開始記錄蝌蚪死亡個數(shù)。

1.3.2 不同pH條件下的急性毒性實驗

分別配置質(zhì)量濃度為300，500，700，900 μg·L-1的試驗用三氯生溶液300 mL于1 000 mL燒杯中，每種濃度配置3組平行樣，相對誤差低于10%。用NaH2PO4-Na2PHO4調(diào)試，獲得實驗溶液pH值分別為4.7，7.0和9.0，進行急性毒性實驗。將蝌蚪小心移入到25℃下的實驗燒杯中，每只燒杯12只蝌蚪，記下開始時間，放入實驗溫度分別為15，21，25℃恒溫培養(yǎng)箱中，于暴露1 h后開始記錄蝌蚪死亡個數(shù)。

1.3.3 紫外線照射下三氯生急性毒性實驗

分別配置質(zhì)量濃度為100，400，700，1 000 μg·L-1的試驗用三氯生溶液300 mL于500 mL燒杯中，每種濃度配置3組平行樣，相對誤差低于10%。將蝌蚪小心移入實驗燒杯中，每只燒杯12只蝌蚪，分別在汞燈照射及避光條件下進行試驗，于暴露1 h后開始記錄蝌蚪死亡個數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 三氯生基本性質(zhì)和環(huán)境風險

三氯生分子式為C12H7Cl3O2，CAS號3380-34-5。其正辛醇/水分配常數(shù)lg Kow為5.4，是一種相對穩(wěn)定的親脂性化合物，具有生物蓄積潛力［8］。三氯生具有大多數(shù)抗菌劑的性質(zhì)，但是也有一些抗真菌和抗濾過性病原體的性質(zhì)。其作用是通過阻礙細胞體內(nèi)脂肪酸合成的重要酶——烯脂酰-?；鶖y帶蛋白還原酶的活性，實施對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌、霉菌、真菌、酵母菌及病毒的抵制以及對抗抗生素菌、非抗抗生素菌均有廣泛高效的殺滅及抑制作用［3，9］。

三氯生可對海藻、植物、浮游生物及其他水生生物有毒害作用。Wilson等研究發(fā)現(xiàn)三氯生可影響溪流生態(tài)系統(tǒng)中藻類種群的結(jié)構(gòu)和功能［10］。由于三氯生的親脂性和不易降解性，其在水生生態(tài)系統(tǒng)中容易被吸收和生物積累。瑞典研究人員發(fā)現(xiàn)，在魚的膽汁中三氯生的含量很高。其對魚體復雜的影響需要進一步研究，但在日本的青鳉幼體內(nèi)發(fā)現(xiàn)三氯生可導致其內(nèi)分泌系統(tǒng)功能紊亂［11］。Miller關(guān)注三氯生妨礙身體甲狀腺荷爾蒙的新陳代謝研究，發(fā)現(xiàn)三氯生會引起老鼠明顯的體溫過低反應，全面引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的非特異性干擾［12］。最近，研究人員將三氯生添加到河水中在紫外線下照射，發(fā)現(xiàn)水中有1% ～12%的三氯生轉(zhuǎn)變?yōu)槎f英，因而關(guān)注三氯生與二噁英的轉(zhuǎn)化成為焦點［6］。二噁英是高致癌物質(zhì)，并可能導致對免疫系統(tǒng)嚴重削弱，降低生育能力，改變性激素，導致流產(chǎn)、先天缺陷和癌癥等一系列健康問題。

2.2 不同水溫條件下三氯生對蝌蚪的急性毒性

水溫可通過影響動物體溫而影響藥物在動物體內(nèi)分布的過程，所以，水溫也是影響水生生物藥物毒性的重要因素之一。暴露在不同水溫條件下，三氯生對蝌蚪的半數(shù)致死濃度的變化情況如圖1。結(jié)果表明，15℃時蝌蚪暴露于不同濃度梯度三氯生溶液中1 h，其 LD50為712.32 μg·L-1;溫度升高到35℃時，其 LD50為389.75 μg·L-1，毒性增加較明顯。

圖1 三氯生對蝌蚪半數(shù)致死濃度隨暴露溫度的變化情況

學者們針對水溫對環(huán)境污染物毒性的影響進行了很多研究。Ratushnyak等報道了過氰戊菊酯對大型水蚤的毒性隨溫度升高而增大的趨勢規(guī)律［13］。Heugens等研究發(fā)現(xiàn)，提高溫度后鈣的水生生物毒性也會明顯升高，水溫被認為是提高了鈣的攝取率而使水生生物更易受影響［14］。一般認為，溫度升高會提高代謝率，但這種代謝中的變化并不一定會增加毒性，關(guān)鍵取決于升高溫度后導致的新陳代謝變化是否會增加藥物的生物活性和其解毒作用。若新陳代謝加快的同時也加速了體內(nèi)對有毒物質(zhì)的代謝，或者有毒物質(zhì)被代謝為毒性較弱的次級代謝產(chǎn)物，則藥物毒性會隨著水溫的升高而降低。本研究顯示，三氯生在較高溫度下毒性增加，該現(xiàn)象與三氯生在生物新陳代謝中產(chǎn)生了更多的有毒代謝物有關(guān)。

2.3 不同pH條件下三氯生對蝌蚪的急性毒性

三氯生對蝌蚪半數(shù)致死濃度隨pH的變化情況見表1。pH 值為 4.7 時，LD50為 480.31 μg·L-1;pH 值為 9.0 時，LD50為 575.78 μg·L-1;毒性有較明顯的降低。

表1 三氯生對蝌蚪半數(shù)致死濃度隨pH的變化情況

外源性污染物被生物體吸收的快與慢、多與少、易與難會受到化學品自身理化性質(zhì)、攝入途徑、物質(zhì)濃度、吸收面積和局部血流等因素的影響。Nakamura等研究了金魚中五氯苯酚的富集情況，發(fā)現(xiàn)其毒性也與水體pH有很大關(guān)系，五氯酚在金魚中的生物濃縮因子在pH接近其pKa時最大。通常解離情況由化合物的pKa和環(huán)境pH共同決定，化合物的生物可利用度隨其在生物體內(nèi)積聚中未電離部分增加而增加［15］。因此，大多數(shù)物質(zhì)的毒性隨測試溶液pH的降低而升高，這種現(xiàn)象可以解釋為物質(zhì)在溶液中離解程度低，具有更高的生物可利用度，可存在較大的潛在毒性。三氯生具有酚羥基，并在羥基間位連有氯原子，使三氯生具有弱酸性。在酸性條件下三氯生不帶電的分子態(tài)比例升高。不帶電的分子更容易透過磷脂雙分子生物膜，加速三氯生在蝌蚪體內(nèi)的吸收富集過程，而令其毒性增加。

2.4 紫外線照射條件下三氯生對蝌蚪的急性毒性

比較避光和紫外線照射兩種條件下三氯生對蝌蚪的急性毒性，實驗結(jié)果表明，測得避光下LD50值為564.61 μg·L-1，紫外線照射下的 LD50值為486.01 μg·L-1，后者毒性有較明顯增加。

三氯生可以通過多種途徑降解產(chǎn)生其他氯代酚、醌類和二噁英的衍生物［6，16］。在太陽光照射條件下，三氯生可以轉(zhuǎn)變?yōu)?，8-DCDD。通過固相微萃取(SPME)和GC-MS對三氯生的紫外光照溶液進一步監(jiān)測表明，不但測到了2，8-DCDD，還有氯酚和氯代二苯并醚等;同時還對三氯生的穩(wěn)定性進行研究，得出三氯生在堿性條件下更易降解，且在紫外條件下降解速度極快，2 min降解70%左右。也有文獻報道，二噁英類物質(zhì)不但會在三氯生降解過程中形成，也會在工業(yè)合成三氯生的過程中形成［17］。因此，紫外線照射下，使三氯生毒性加大，可推論是因為光降解產(chǎn)物中包含有劇毒的二噁英存在。

2.5 三氯生環(huán)境污染的控制與預防措施

為有效控制和預防三氯生及其光反應產(chǎn)物對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響，提出如下建議:

(1)關(guān)注環(huán)境中三氯生的排放源。環(huán)境中的三氯生不僅來源于生活污水排放，還有醫(yī)用器械的消毒等，這些廢水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后排放到環(huán)境中。只有全面了解三氯生的排放源，才能有效控制三氯生在環(huán)境中的含量，同時減少其光反應產(chǎn)物的生成。

(2)改善污水處理水質(zhì)標準。改善污水處理水質(zhì)標準，提高出水對三氯生含量的要求，同時嚴格要求含有三氯生的污水的排放源的污水排放標準。

(3)加大三氯生及其光反應產(chǎn)物的生態(tài)效應研究。有針對性地開展混合藥物的聯(lián)合毒性研究，將急、慢性生態(tài)毒性測試與評價策略結(jié)合起來;廣泛開展工業(yè)部門、研究者、管理者和公眾之間的合作，進行科學數(shù)據(jù)交流。

3 結(jié)論

(1)三氯生對水生環(huán)境生物有明顯毒性。本研究選取的水體pH、水溫、紫外線照射3種環(huán)境因子為評價因子。結(jié)果顯示，溫度升高時，三氯生對蝌蚪毒性增大，源于藥物毒理動力學的改變和試驗生物新陳代謝的加速;在較低pH條件下三氯生毒性較大，由于在酸性條件下，不帶電的分子態(tài)三氯生百分比相對堿性條件下更高，更易透過生物膜，繼而產(chǎn)生生物毒性;在紫外線照射條件下三氯生的LD50較避光條件下有明顯降低，源于紫外線照射下三氯生光降解產(chǎn)物生成了高毒性的二噁英類物質(zhì)。研究醫(yī)藥品，在不同環(huán)境條件下毒性變化，對醫(yī)藥品的環(huán)境安全控制有重要意義。

(2)隨著人們生活水平的提高，新型化學品在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫綇V泛應用。通過評價三氯生對東北林蛙幼體蝌蚪的急性毒性，從而引起人們對環(huán)境中逐漸增加的新型污染物的重視，對其使用、轉(zhuǎn)移，劑量反應關(guān)系和最終去向進行深入的研究，從而更好的開展對新型化合物的環(huán)境污染控制工作。

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