我國(guó)天然水體中環(huán)境雌激素的污染現(xiàn)狀及其生態(tài)效應(yīng)研究進(jìn)展

吳偉恒，阮愛(ài)東，戴韻秋，楊秋語(yǔ)，付吉斯

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210098;2.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，南京 210098)

環(huán)境雌激素是一類能影響和擾亂生物機(jī)體內(nèi)分泌系統(tǒng)的外源性化學(xué)物質(zhì)。迄今為止，被列入環(huán)境雌激素的化合物有70余種［1］，主要包括甾體類雌激素、非甾體類合成雌激素、植物雌激素、殺蟲(chóng)劑、多氯聯(lián)苯、增塑劑和重金屬等［2］。其中，甾體類雌激素E2(17β-雌二醇)、E1(雌酮)和EE2(17α-乙炔基雌二醇)最具雌激素效應(yīng)［3］。近年來(lái)，關(guān)于海洋與淡水生態(tài)系統(tǒng)中生物生殖發(fā)育異常的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮［4～6］，提示天然水體可能受到環(huán)境雌激素的污染。

環(huán)境雌激素廣泛存在于各類環(huán)境中，尤其是水體環(huán)境，其在全世界范圍內(nèi)的污染狀況不容樂(lè)觀。在亞洲，Tabata等［7］分析了日本的109條河流，均檢測(cè)出雌激素，其平均濃度為2.9ng/L。在南美洲，Kuster等［8］在巴西里約熱內(nèi)盧的某天然水體中檢出366ng/L的植物性雌激素和47ng/L的孕激素。在北美，Peterson等［9］在美國(guó)南部的阿肯色州的覆蓋著石灰?guī)r的含水層中檢出6～66ng/L的雌二醇。在歐洲，Cargourt［10］等在法國(guó)巴黎的污水處理廠納污河流中檢出 1.0～3.2ng/L的 E1、E2、E3和EE2。在澳州，Ying［11］發(fā)現(xiàn)昆士蘭東南部的受納水體中的雌激素濃度為1.32～11.79ng/L，而水體中生存的鱒魚(yú)體內(nèi)的雌激素濃度高達(dá) 2.48～21.18ng/L。

1 我國(guó)天然水體環(huán)境雌激素污染現(xiàn)狀

環(huán)境雌激素研究在我國(guó)起步較晚，1997年我國(guó)代表參加了在華盛頓召開(kāi)的內(nèi)分泌干擾物(EDCs)國(guó)際會(huì)議，強(qiáng)調(diào)中國(guó)應(yīng)立即開(kāi)展這方面的工作。2000年，我國(guó)啟動(dòng)了對(duì)環(huán)境雌激素污染、毒理學(xué)等方面的大量研究。研究表明，在我國(guó)重要河流、重要淡水湖泊以及近海海域，均存在不同程度的雌激素污染。

1.1 我國(guó)重要河流環(huán)境雌激素污染現(xiàn)狀

長(zhǎng)江是亞洲第一大河，也是世界第3大河，是我國(guó)重要的內(nèi)陸河流，同時(shí)也是眾多重要城市的飲用水水源地。田懷軍等［12］對(duì)長(zhǎng)江上游段的水源水進(jìn)行了有機(jī)物提取，通過(guò)對(duì)雌激素敏感的人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7增殖試驗(yàn)檢測(cè)有機(jī)提取物的類雌激素活性，發(fā)現(xiàn)源水有機(jī)提取物均具有類雌激素活性，其活性夏季高于冬季。楊曉明等［13］對(duì)長(zhǎng)江中游水源地水中非揮發(fā)性有機(jī)物的類雌激素效應(yīng)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示長(zhǎng)江中游水源地水中存在類雌激素效應(yīng)，且具有一定的致突變性。宋文婷等［14］利用固相萃取和重組基因酵母檢測(cè)了長(zhǎng)江下游 (南京段)4個(gè)典型斷面的環(huán)境雌激素水平。結(jié)果顯示江心洲斷面、三汊河斷面和大橋斷面均有環(huán)境雌激素檢出，其中雌二醇的濃度分別為0.38、0.24和0.45ng/L。

華南地區(qū)的重要河流珠江近年來(lái)也常有關(guān)于環(huán)境雌激素污染的報(bào)道。學(xué)者研究了珠江廣州河段表層水和河流沉積物的雌激素化合物的污染狀況，發(fā)現(xiàn)珠江廣州河段枯水期表層水中的雙酚A和雌酮濃度為 97.8 ～540.6ng/L 和 2.5 ～8.2ng/L。該河段表層沉積物的雙酚A、雌酮和雌二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 14.3 ～429.5、nd ～10.9、nd ～10.9ng/g［15，16］。

中部地區(qū)重要水系淮河也相繼出現(xiàn)了關(guān)于雌激素污染的報(bào)道。周開(kāi)勝［17］分析了淮河流域重金屬類環(huán)境雌激素的空間分布特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)淮河干流的城市河段、淮河支流和洪澤湖區(qū)的重金屬類雌激素含量顯著高于其他區(qū)域。淮河表層沉積物中的有機(jī)氯農(nóng)藥也被大量檢出，淮河江蘇段的平均有機(jī)氯農(nóng)藥濃度為12.31ng/L，底泥總有機(jī)碳含量對(duì)其空間分布起著重要作用［18］。

王麗［19］對(duì)我國(guó)北方3大主要河流黃河、海河和遼河中環(huán)境雌激素污染狀況進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)在黃河蘭州段和河南段、海河天津段及遼河遼寧段的水樣和沉積物均存在嚴(yán)重的環(huán)境雌激素污染。其中外源激素4-t-OP、4-NP和BPA，天然雌激素E1，有機(jī)農(nóng)藥水楊酸、布洛芬檢出率最高。邵曉玲等［20，21］調(diào)查了松花江水中13種內(nèi)分泌干擾物，其中雌三醇、雌二醇、雌酮、乙炔雌醇和乙烯雌酚的濃度普遍較高，最高達(dá)到66ng/L。自來(lái)水廠對(duì)上游水源地江水的雌激素活性去除率不太理想，僅為34.6% ～50.5%，對(duì)哈爾濱城市飲用水造成潛在威脅。

深圳市10條主要河流中檢出的雙酚A濃度最高為 6042ng/L，17β -雌二醇最高為 11.6ng/L［22］。上海市最重要的黃浦江上游水源地的干支流去水中過(guò)濾相中雌激素平均含量為163.4ng/L，真溶相雌激素平均含量為104.7 ng/L，膠體相雌激素平均含量為38.8ng/L［23］。北京官?gòu)d水庫(kù)-永定河水系中檢出大量有機(jī)氯農(nóng)藥殘留，包括DDT、七氯、艾氏劑、狄氏劑和異狄氏劑［24］。北京市東北部的溫榆河是北方地區(qū)典型的城市河流，雷炳莉等［25］在溫榆河沉積物中對(duì)6種常見(jiàn)雌激素進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)者6種雌激素的總含量范圍為0.39～36.6ng/g，在所有采樣點(diǎn)中E1和E2的檢出率為100%。雌激素總含量與沉積物總有機(jī)碳、總氮和總磷含量呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明雌激素來(lái)源為沿岸入河排污口和污染支流。

1.2 我國(guó)重要淡水湖泊環(huán)境雌激素污染現(xiàn)狀

淡水湖泊是許多城市主要的飲用水源，淡水湖泊的生態(tài)安全對(duì)城市經(jīng)濟(jì)圈的可持續(xù)發(fā)展意義重大。在我國(guó)一些重要的湖泊水體，尤其是飲用水源地水體，其環(huán)境雌激素污染已經(jīng)成為城市供水水質(zhì)的主要問(wèn)題之一［26］。

太湖位于長(zhǎng)江三角洲南部，是我國(guó)典型的淡水湖泊，也是5大淡水湖之一。研究者對(duì)無(wú)錫、蘇州地區(qū)的太湖水源水進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在2010年10月～2012年3月的4次水樣中均有雌激素活性，其中雌二醇濃度為0.04～2.07ng/L，其中蘇州地區(qū)太湖水源水的雌激素污染 (0.69ng/L)比無(wú)錫地區(qū) (0.44ng/L)更為嚴(yán)重［27］。塔娜等［28］利用毛細(xì)管氣相色譜法檢測(cè)出太湖梅梁灣地區(qū)水體中的阿拉特津含量在21.3～613.9ng/L，而阿拉特津是一種典型的內(nèi)分泌干擾物，對(duì)太湖水體的生物和生態(tài)產(chǎn)生不利影響。位于江西北部的鄱陽(yáng)湖湖區(qū)以及五河 (贛江、撫河、修河、信江、饒河)入湖口底泥中均能檢出六六六 (HCHs)和滴滴涕(DDTs)［29］。巢湖表層水體檢出 0.54 ～ 64.01ng/L的有機(jī)氯農(nóng)藥［30］。夏、冬季杭州西湖表層水體中有機(jī)氯農(nóng)藥含量分別為 24.86～159.80ng/L和20.88 ～ 96.24ng/L，主 要 以 DDTs 和 HCHs 為主［31］。杭先霞［32］對(duì)武漢東湖水樣提取物進(jìn)行MCF-7細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)東湖水樣具有雌激素活性，并且表現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，在東湖不同湖區(qū) (水果湖、郭鄭湖、湯林湖)設(shè)置的6個(gè)采樣點(diǎn)均中檢出不同濃度的鄰苯二甲酸酯類(PAEs)，這是一類具有雌效應(yīng)的環(huán)境污染物。夏、冬季杭州西湖表層水體中有機(jī)氯農(nóng)藥含量分別為24.86 ～ 159.80ng/L 和 20.88n ～ 96.24ng/L，主要以DDTs和HCHs為主。郝永梅［33］等研究了澳門南灣湖鉆孔樣品中的環(huán)境雌激素類物質(zhì)壬基酚在沉積剖面的分布情況，發(fā)現(xiàn)壬基酚在湖泊沉積環(huán)境時(shí)期(1990s)的濃度為 0.69 ～3.04μg/g。

1.3 近海海域環(huán)境雌激素污染現(xiàn)狀

河口與近海海域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)旺盛，人類活動(dòng)密集的區(qū)域。近年來(lái)，我國(guó)近海海域的環(huán)境雌激素污染受到國(guó)內(nèi)學(xué)者的普遍關(guān)注。研究表明，我國(guó)眾多重要近海水域的環(huán)境雌激素污染嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響了近海水體的生態(tài)安全。我國(guó)部分近海海域環(huán)境雌激污染情況如下表所示。

表 我國(guó)近海海域環(huán)境雌激素污染現(xiàn)狀Tab.Current pollution status of environmental estrogens in offshore areas of China

2 環(huán)境雌激素污染的生態(tài)效應(yīng)

環(huán)境雌激素大多通過(guò)地表徑流或地下水滲透進(jìn)入天然水體，且在環(huán)境中有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠長(zhǎng)期存在，并在河流、湖泊的沉積物和生物體內(nèi)積累，通過(guò)食物鏈影響到不同種類的生物群體。

2.1 環(huán)境雌激素對(duì)人類的影響

有關(guān)環(huán)境雌激素對(duì)人類的危害的報(bào)道較多。近幾年的研究證明了環(huán)境雌激素物質(zhì)對(duì)人類生殖、內(nèi)分泌、免疫存在不利影響，并且會(huì)誘導(dǎo)腫瘤疾病。

段志文等［40］通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)，研究了孕期染毒雙酚A對(duì)雄性子代生殖發(fā)育的影響，結(jié)果表明，雖然雙酚A對(duì)胎鼠的發(fā)育沒(méi)有明顯影響，但子鼠的生殖器官發(fā)育和精子生成的質(zhì)量受到影響。陰海鵬等［41］研究了雙酚A對(duì)人卵巢癌3AO細(xì)胞、前列腺癌DU145細(xì)胞及子宮內(nèi)膜癌HHUA細(xì)胞增殖活性的影響，結(jié)果表明，雙酚A對(duì)3類腫瘤細(xì)胞的增殖均有促進(jìn)作用。劉源等［42］發(fā)現(xiàn)雌激素能抑制CD+4T淋巴細(xì)胞在胸腺中的發(fā)育分化，使雙陽(yáng)性階段的T細(xì)胞數(shù)量減少而使得胸腺萎縮。同時(shí)，雌激素還能刺激胸腺外不正常的T細(xì)胞發(fā)育分化。最近，學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，環(huán)境雌激素類物質(zhì)會(huì)影響胰島細(xì)胞的功能。他們對(duì)胰島細(xì)胞INS-1進(jìn)行環(huán)境雌激素污染試驗(yàn)，通過(guò)單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)測(cè)試環(huán)境雌激素污染后INS-1細(xì)胞的DNA損傷，發(fā)現(xiàn)INS-1細(xì)胞的DNA出現(xiàn)損傷，表征其損傷的蛋白質(zhì)p53和p-Chk2合成量也顯著升高［43］。

2.2 環(huán)境雌激素對(duì)水生生物的影響

環(huán)境雌激素污染對(duì)水生生物的危害一直都是關(guān)注的焦點(diǎn)。壬基酚暴露性成熟的孔雀魚(yú)60天，觀察到孔雀魚(yú)精巢體積減小，精母細(xì)胞和精小囊數(shù)量減少，不規(guī)則排序，謝爾托立氏細(xì)胞異常增生和脫離輸精管體系，性行為頻次下降，產(chǎn)卵雌魚(yú)數(shù)量減少，繁殖能力嚴(yán)重受到抑制［44］。壬基酚能通過(guò)抑制雄魚(yú)精巢中雄激素合成相關(guān)酶基因，同時(shí)誘導(dǎo)精巢內(nèi)源雌激素合成和雌激素受體表達(dá)，提高雌效應(yīng)［45］。臺(tái)灣學(xué)者近日對(duì)醫(yī)療廢水中常見(jiàn)的一種激素類藥物L(fēng)ET(來(lái)曲唑)進(jìn)行了毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)LET排放路周邊淡水水體后，會(huì)改變性發(fā)育初期的青鳉魚(yú)的性征，改變水體中青鳉魚(yú)的性別比例。同時(shí)，LET還會(huì)干擾成熟青鳉魚(yú)自身雌激素合成、新陳代謝以及繁殖［46］。Wenger等［47］的最新研究成果表明，17β-雌二醇會(huì)影響虹鱒魚(yú)肝臟、腎臟及脾臟中類胰島素一號(hào)增長(zhǎng)因子IGF-1和腫瘤壞死因子 TNF-α的表達(dá)水平。Leonard等［48］用EE2染毒一種淡水珠蚌Lampsilis fasciola，并對(duì)其進(jìn)行了代謝物組學(xué)和行為學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)添加EE2后，雄性珠蚌減少了虹吸和覆蓋行為。EE2染毒12天后，雌性珠蚌體內(nèi)葡萄糖、糖原代謝產(chǎn)物和一些重要的脂肪酸含量減少，說(shuō)明珠蚌體內(nèi)用于生長(zhǎng)繁殖的能量?jī)?chǔ)藏減少。不僅如此，雌、雄珠蚌在高濃度EE2(1000ng/L)染毒后表現(xiàn)出信號(hào)傳導(dǎo)、免疫功能以及神經(jīng)調(diào)節(jié)功能的紊亂。

2.3 環(huán)境雌激素對(duì)微生物的影響

微生物是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的一員，也是生態(tài)系統(tǒng)中最微小、生產(chǎn)力最高的生物。目前有關(guān)環(huán)境雌激素與微生物的研究?jī)H局限于微生物降解生活污水和工業(yè)廢水中的雌激素類物質(zhì)，而關(guān)于環(huán)境雌激素污染條件下，微生物種群結(jié)構(gòu)的變化、微生物的功能發(fā)揮等方面的研究很少。

學(xué)者通過(guò)構(gòu)建微量17β-雌二醇污染水體體系，研究環(huán)境雌激素對(duì)微生物產(chǎn)甲烷和甲烷氧化功能的影響，發(fā)現(xiàn)17β-雌二醇對(duì)重要的溫室氣體甲烷的釋放和氧化存在規(guī)律性影響，并表現(xiàn)出顯著的時(shí)間效應(yīng)和濃度效應(yīng)［49，50］。這是環(huán)境雌激素對(duì)微生物生態(tài)學(xué)研究的一次重要嘗試，開(kāi)展這方面研究為建立有效的環(huán)境雌激素污染預(yù)警指標(biāo)體系、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供了有益的參考。

3 問(wèn)題與展望

國(guó)際上有關(guān)環(huán)境雌激素的研究工作已經(jīng)開(kāi)展了近30年，但是由于環(huán)境雌激素的潛在性和隱蔽性，并且在環(huán)境中濃度低，使得這一類污染物的危害一直未能引起人們的足夠重視。我國(guó)的雌激素污染問(wèn)題近年來(lái)才逐漸得到關(guān)注，在這方面的基礎(chǔ)研究比較薄弱，如何處理好我國(guó)的環(huán)境雌激素污染問(wèn)題面臨著巨大挑戰(zhàn)。

3.1 開(kāi)展科普宣傳工作。應(yīng)該利用電視媒體、網(wǎng)絡(luò)等媒介對(duì)環(huán)境雌激素的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)宣傳，全面公正的向公眾展示我國(guó)環(huán)境雌激素的污染現(xiàn)狀及其危害，只有讓公眾了解環(huán)境雌激素，才能發(fā)動(dòng)群眾參與到環(huán)境雌激素的治理中來(lái)。

3.2 加強(qiáng)環(huán)境雌激素的基礎(chǔ)研究。我國(guó)對(duì)環(huán)境雌激素缺乏系統(tǒng)研究，對(duì)建立靈敏的檢測(cè)技術(shù)、雌激素影響人體健康的分子生物學(xué)機(jī)理以及雌激素物質(zhì)降解機(jī)制等方面的研究較為薄弱。同時(shí)，需要加強(qiáng)微生物學(xué)與環(huán)境雌激素之間相互作用的研究，不僅可以為雌激素污染建立生物知識(shí)預(yù)警方法，還能為尋找雌激素高效降解方法提供理論支撐。

3.3 多部門協(xié)調(diào)作戰(zhàn)，共同努力。環(huán)境雌激素污染問(wèn)題并非環(huán)保部門一家之責(zé)，涉及到工業(yè)、醫(yī)療、經(jīng)貿(mào)等多個(gè)部門。工業(yè)企業(yè)必須嚴(yán)格遵守法律法規(guī)，生產(chǎn)廢水中的環(huán)境雌激素類物質(zhì)必須經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。醫(yī)療部門需要規(guī)范避孕藥和激素治療藥物市場(chǎng)，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)其環(huán)境激素成分。經(jīng)貿(mào)部門需要控制進(jìn)出口貨物中玩具、紡織品等使用添加劑、化纖制品的含量。環(huán)保部門應(yīng)該嚴(yán)格監(jiān)管生活垃圾中塑料、橡膠的焚燒、填埋。各部門協(xié)調(diào)作戰(zhàn)，才能建立起全國(guó)性的環(huán)境雌激素污染控制體系。

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