（分析化学专业论文）部分苯酚与苯胺类化合物及其混合物对发光菌的毒性研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 苯酚、苯胺类衍生物分别是染料、炸药、农药、塑料等合成的中间体：邻苯二甲酸酯 类化合物主要用于塑料工业的增塑剂和软化剂，还可用作农药载体，驱虫剂、化妆品和香 料的调配剂以及涂料和润滑剂的成分，这些化合物大多属于有毒有害物质，在水体环境中 广泛存在，对水生生物的生长、发育和繁殖构成危害，破坏了水生生态系统，对人体健康 有潜在影响。 对化学物质的急性毒性和生态毒理学进行研究，从而能够为化学物质的生态风险评价 提供重要的参考依据。 本论文以3 ，5 一二羟基甲苯、2 ，3 二甲基苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、2 ，4 - 二氯苯酚、苯 酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚、邻硝基苯酚、苯 胺、间甲基苯胺、对甲苯胺、邻甲苯胺、对硝基苯胺、邻硝基苯胺、间硝基苯胺、邻氯苯 胺、阃氯苯胺、对氯苯胺、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、 邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯等2 7 个苯酚、苯胺、邻苯二甲酸酯类化合物为 研究对象，开展了四方面的研究工作：( 1 ) 研究了这些有机化合物对淡水发光菌( 青海 弧菌) 的急性毒性；( 2 ) 测定并分析了这些有毒有机物以不同的方式混合时对青海弧菌 的联合毒性； ( 3 ) 建立了这些有机物及其混合物的剂量效应曲线( d r c ) 模型，并用混 合物联合作用的d a ( 剂量加和) 和认( 独立作用) 模型分析了实验所得混合物的d r c 曲线的空间关系；( 4 ) 难溶物对发光菌的毒性分析。 具体研究内容及主要结论如下： ( 1 ) 研究了3 , 5 二羟基r p 苯、2 ，3 二甲基苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、2 ；4 - - - 氯苯酚、 苯酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚、邻硝基苯酚、 苯胺、间甲基苯胺、对甲苯胺、邻甲苯胺、对硝基苯胺、邻硝基苯胺、间硝基苯胺、邻氯 苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等2 4 种化合物对淡 水发光菌( q 6 7 ) 的急性毒性，其e c s o 值分别为：1 7 2 e 0 3 、8 4 8 e 一0 4 、3 0 7 e 一0 4 、1 5 5 e 一0 3 、 2 2 1 e 0 4 、3 3 5 e 0 3 、1 4 7 e 0 3 、9 9 0 e 0 4 、1 0 3 e 0 3 、6 9 5 e 0 4 、5 2 6 e 一0 4 、5 7 1 e 一0 4 、9 1 1 e - 0 3 、 3 7 7 e 0 3 、3 0 1 1 7 广0 3 、4 3 5 e 0 3 、2 0 8 e 0 4 、2 2 1 e 0 4 、1 1 8 e 0 3 、1 5 6 e - 0 3 、1 2 8 e 一0 3 、1 1 9 e - 0 3 、 5 4 6 e 0 4 、2 9 4 e 0 4 m o l l ，它们均属于高毒物质。 ( 2 ) 同时采用4 个等效应浓度比及均匀试验设计比混合法，对2 户二氯苯酚、阃甲 基苯酚、对甲基苯酚、邻硝基苯酚、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯等6 个化合物 进行了研究，得到总剂量效应曲线( t d r c ) ；应用d a 与l a 模型预测混合物的d r c ( d a d r c 和i a d r c ) ，并用2 个自然模拟系统设计混合对它们进行验证，结果表明， 这些混合物的实验值基本都分布在混合物预测的d r c ( d a - d r c 和认一d r c ) 上，这表 明混合物的混合毒性均可用d a 和队进行预测。同样，采用6 个等效应浓度比及均匀试 验设计比混合法，研究了3 ，5 二羟基甲苯、2 3 二甲基苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、2 ，4 _ i v 桂林工学院硕士学位论文 二氯苯酚、苯酚、间甲基苯酚、邻甲基苯酚、对甲基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚、邻 硝基苯酚、苯胺、阃甲基苯胺、对甲苯胺、邻甲苯胺、对硝基苯胺、邻硝基苯胺、间硝基 苯胺、邻氯苯胺、间氯苯胺及对氯苯胺等2 2 个苯酚与苯胺类化合物对发光菌( q 6 7 ) 的 联合毒性，并应用3 个自然模拟系统设计混合对它们进行验证；得到了上述混合物的d a 和认的预测模型。结果表明，6 个化合物混合和2 2 个化合物混合的混合物联合毒性均 可同时用d a 和队模型进行预测。 ( 3 ) 从2 2 种化合物的模型参数b 中选出1 3 小于和大于2 3 的化合物，它们分别是对 氯苯酚、邻氯苯酚、2 ，4 二氯苯酚、问甲基苯酚、对甲基苯酚、间硝基苯酚、邻硝基苯酚、 对甲基苯胺、邻甲基苯胺、邻硝基苯胺、邻氯苯胺、间氯苯胺等1 2 种化合物，并用混合 物联合作用的d a 和i a 模型分析了实验所得混合物的d a 和队的d r c 曲线空间关系， 结果表明，d a 和i a 预测的两条d r c 间距较大。再将这1 2 种化合物按1 3 值小于2 3 作 一组( 对氯苯酚、邻氯苯酚、2 4 二氯苯酚、间甲基苯酚、对甲基苯酚、邻硝基苯酚、对 甲基苯胺、邻硝基苯胺) ，b 值大于2 3 作一组( 问硝基苯酚、邻甲基苯胺、邻氯苯胺、 间氯苯胺) 来做实验，结果表明实验所得混合物的d a 和认的d r c 曲线空间关系与模 型参数p 值有关。p 值小于2 3 的i a 在d a 的上方，p 值大于2 3 的n 在d a 的下方。 ( 4 ) 将难溶于水的邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、邻 苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异酸酯分别溶于2 0 的二甲亚砜，用2 0 的二甲亚砜作 空白，测定这5 个化合物对发光菌的毒性，得到效应浓度e c x 值，探索了难溶物对发光 菌的毒性测试方法。 关键词：青海弧菌，苯的衍生物，混合毒性，剂量效应曲线，独立作用，剂量加和 v 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t p h e u o la n da n i l i n ed e r i v a t i v e s ( p a d s ) w a i ew i d e l yu s e da sc h e m i c a li n t e r m e d i a t e si nt h e s y n t h e s i so fd y e s ，e x p l o s i v e s ，p e s t i c i d e s a l s o ，p a d sw e r et h ed e g r a d a t i o np r o d u c t s o f h c r b i c i d ea n dp e s t i c i d e p h t l l a l a t e sw e l em a i n l yu s e d 雒s o f t e n e r sa n dp l a s t i c i z e r si nt h ep l a s t i c s i n d u s t r y , b e s i d e s 硒p e s t i c i d e sc a r r i e r s a g e n t sd e p l o y m e n to ft h ei n s e c tr e p e l l e n t ，c o s m e t i c sa n d p e r f u m e ，a n di n g r e d i e n t so fl u b r i c a n ta n dc o a t i n g , m o s to fw h i c hw e r et o x i cs u b s t a n c e s ，叭d e l y e x i s t e di nw a t e re n v i r o n m e n ta n dh a r m f u lf o rt h eg r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no fa q u a t i co r g a n i s m s t h e yc a na l s od e s t r o yt h ea q u a t i ce c o s y s t e ma n dh a v eap o t e n t i a li m p a c t o nh u m a nh e a l t h t h es t u d yo nt h ea c u t et o x i c i t yo fc h e m i c a l sa n de c o t o x i c o l o g yc a np r o v i d ea ne c o l o g i e a l r i s ka s s e s $ m e r l to f c h e m i c a lw i t ha ni m p o r t a n tb a s i s i nt h i sp a p e r , 3 , 5 一d i h y d r o x y t o l u e n e , 2 ，3 - d i m e t h y l p h e n o l ，p c h l o r o p h e n o l ，o - c h l o m p h e n o l ， 2 , 4 - d i c h l o r o p h e n o l ，p h e n o l ，m c r e s o l ，o - c r e s o l ，p - c r e s o l ，m n i t r o p h e n o l ，p n i t r o p h e n o l ， o - n i t r o p h e n o l ，n i l i n e ，m m e n t h y l a n i l i n e ，p m e n t h y l a n i l i n e , o - m e n t h y l a n i l i n e ，p - n i t r o a n i l i n e ， o n i t r o a n i l i n e ，m n i t r o a n i l i n e ，0 一c h l o r o a n i l i n e ，m - e h l o r o a n i l i n e ，p - c h l o r o a n i l i n e ，d i m e t h y l p h t h a i a t e a n dd i e t h y lp h t h a l a t ew e r es e l e c t e d 鹊t h et e s tc h e m i c a l s t h i ss t o d yi n c l u d e st h e f o l l o w i n gf o u rp a r t s ：( 1 ) s t u d yo na c u t et o x i c i t yo ft h e s eo r g a n i cc o m p o u n d so nf r e s h w a t e r p h o t o b a c t e r i a ( h b r i o - q i n g h a i e n s i ss p q 6 7 ) ；( 2 ) m e a s u r e m e n ta n da n a l y s i so f j o i n tt o x i c i t i e so f t h em i x t u r e sc o n s i s t e do fp a d si nv a r i o u sd i f f e r e n tw a y s ；( 3 ) d e v e l o p m e n to ft h ed o s e - r e s p o n s ec a lv e s ( d r c ) m o d e l so fi n d i v i d u a lp a dc o m p o u n d sa n dt h e i rm i x t u r e sa n da n a l y s i s o f t h es p a t i a lr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nd r c s ；( 4 ) a n dt h et o x i c i t yo f s e l e c t e di n s o l u h l ec o m p o u n d s o np h o t o b a c t e r i aq 6 7 ( 1 ) t h ea c u t et o x i c i t i e so f3 , 5 - d i h y d r o x y t o l u e n e ，2 , 3 - d i m e t h y l p h e n o l ，p - c h l o r o p h e n o l ， o - c h l o r o p h e n o l ，2 , 4 - d i c h l o r o p h e n o l ，p h e n o l ，m - c r e s o l ，o - - c r e s o l ，p - c r e s o l ，m - n i t r o p h e n o l , p n i t r - o p h e n o l ，o - n i t r o p h e n o l ，n i l i n e , m m e n t h y l a n i l i n e ，p - m e n t h y l a n i l i n e ，o - m e n t h y l a n i l i n e ， p n i t r o a n i l i n e ，o n i t r o a n i l i n e ，m n i t r o a n i l i n e ，o - c h l o r o a n i l i n e ，m c h l o r o a n i l i n e ，p - e l d o r o a n i l i n e ， d i m e - t h y lp h t h a i a t e ，a n dd i e t h y lp h t h a l a t eo nq 6 7w e r ed e t e r m i n e d e c s ov a l u e sw e r e 1 7 2 e - 0 3 、8 4 8 e - 0 4 、3 0 7 e 0 4 、1 5 5 8 0 3 、2 2 1 e 一0 4 、3 3 5 e 0 3 、1 4 7 e - 0 3 、9 9 0 e 0 4 、1 0 3 e 0 3 、 6 9 5 e 0 4 、5 2 6 e 0 4 、5 7 1 e 0 4 、9 “e 0 3 、3 7 7 e 0 3 、3 0 1 e 0 3 、4 3 5 e 0 3 、2 0 8 e 0 4 、2 2 1 e 0 4 、 1 1 8 e 0 3 、1 5 6 e 0 3 、1 2 8 e 0 3 、1 1 9 e 一0 3 、5 4 6 e 一0 4 、2 9 4 e - 0 4m e l i e , r e s p e c t i v e l y a 1 lo f t h e m a r eh i f 曲t o x i cc o m p o u n d s ( 2 ) t h ed o s e r e s p o n s ec u r v e s r c ) o fs i xm i x t u r e si n c l u d i n g6c h e m i c a l ss u c h 雒 d i m e t h y lp h t h a i a t e ，d i e t h y lp h t h a l a t e ，2 , 4 一d i c h l o r o p h e n o l ，m c r e s o l ，p - - c r e s o l ，a n do - n i t r o p h e n o l w e r ec o n s t r u c t e du s i n gt h ee q u i v e l e n t e f f e c tc o n c e n t r a t i o nr a t i o sa n du n i f o r md e s i g nm e t h o d s t h ed o s ea d d i t i o n ( d a ) a n di n d e p e n d e n ta c t i o n ( i a ) m o d e l sw e r et h e ne m p l o y e dt op r e d i c tt h e d r c so fa b o v em i x t u r e s r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ej o i n tt o x i c i t i e so ft h e m i x t u r e sc o u l db ep r e d i c t e db yb o t hd aa n di am o d e l s a l s o ，t h ed o s e - r e s p o n s ec u r v e so fs i x 桂林工学院硕士学位论文 m i x t u r e s i n c l u d i n g2 2 p h e n o la n da n i l i n ec o m p o u n d ss u c h a s 3 , 5 - d i h y d r o x y t o l u e n e ， z 3 - d i m e t h y l p h e n o l ，p - c h l o r o p h e n o l ，o - e h l o r o p h e n o l ，2 , 4 - d i c h l o r o p h e n o i ，p h e n o l ，m - c r e s o l ， o - e r e s o l ，p c r e s o l ，m - n i t r o p h e n o l ，p n i t r o p h e n o l , o - n i t r o p h e n o l ，n i l i n e ，m - m e n t h y l a n i l i n e ， p m e n t h y l a n i l i n e ， o - m e n t h y l a n i l i n e ，p - n i t r o a n i l i n e ， o - n i t r o a n i l i n e ， m n i t r o a n i l i n e ， o - c h l o r o a n i l i n e , 州c h l o r o a n i l i n e a n d p c h l o r o a n i l i n e , w e r ec o n s t r u c t e du s i n g t h e e q u i v e l e n t e f f e c tc o n c e n t r a t i o nr a t i o sa n du n i f o r md e s i g nm e t h o d s md o s ea d d i t i o n ( d a ) a n d i n d e p e n d e n ta c t i o n ( i a ) m o d e l sw e r ot h e ne m p l o y e dt op r e d i c tt h ed r c so fa b o v em i x t u r e s ， t 1 l er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ei o i n tt o x i c i t i e so ft h em i x t u r e sc o u l db ep r e d i c t e db yb o t hd aa n d i am o d e l s ( 3 ) 1 2c o m p o u n d sw h o s et h em o d e lp a r a m e t e r ，p ，w a su n e q u a lt o2 3w e r es e l e c t e df r o m t h e2 2k i n d so fd r cm o d e l s t h e s ec h e m i c a l s , p - c l d o r o p h e n o l ，o - c h l o r o p h e n o l , 2 , 4 - d i c h l o r o p h e n o l 埘c r e s o l ，p c r e s 0 1 ，m - n i t r o p h e n o l , o - n i t r o p h e n o l ，p m e n t h y l a n i l i n e , o m e n t h y l a n i l i n e ，o n i t r o a n i l i n e ，o - c h l o r o a n i l i n e ，a n dp c h l o r o a n i l i n e ，w g a ou s e dt oa n a l y z e t h es p a t i a lr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h em i x t u r ed r c sp r e d i c t e du s i n gd aa n di am o d e l s t 1 1 e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ei sal a r g eg a pb e t w e e nt h ed r c sp r e d i c t e db yd aa n di a o nt h e o t h e rh a n d , 8c o m p o u n d s ， i n c l u d i n gp - c h l o r o p h e n o l ，o - e h l o r o p h e n o l ，2 , 4 - d i c h l o r o p h e n o l ， m - c r e s o l ，p - c r e s o l ，o - n i t r o p h e n o l ，p m e t h y l a n i l i n e ，a n do - m e t h y l a n i l i n e , w h o s epv a l u e sw e f e b e l o w2 3 ( l o wps e t ) ，w e r ec l u s t e r e da so n eg r o u p ，a n dt h eo t h e r4c h e m i c a l s ，m - n i t r o p h e n o l ， o - n i l r o a n i l i n e ，o - c h l o r o a n i l i n e , a n dp - e h l o r o a n i l i n e , w h o s e1 3v a l u e sw c t ea b o v e2 3 ，g a t h e r e da s a n o t h e rg r o u p ( h i g h1 3s e t ) t h ea n a l y s i so nt h el o wbs o ta n dh i g hbs e ts h o w e dt h a tt h ed r c p r e d i c t e db yi am o d e lw a sh i g h e rt h a nt h ed r cp r e d i c t e db yd af o rt h el o wbs e tw h i l et h e d r c b yi al o w e rt h a nd af o rt h eh i g h1 3 s e t ( 4 ) s o m e i n s o l u b l ec o m p o u n d ss u c ha sd i m e t h y lp h t h a i a t e , d i e t h y lp h t h a l a t e , d i p r o p y lp h t h a l a t e ， d i b u t y ip h t h a l a t e ，a n dd i i s u o e i t y lp h t h a l a t e ，w e r ed i s s o l v e di n2 0 d i m e t h y ls u l p h o x i d e t h e t o x i c i t i e so ft h ei n s o l u b l ec o m p o u n d so np h o t o b a c t e r i aw e r em e a s u r e du s i n g2 0 d i m e t h y l s u l p h o x i d ea sa b l a n k a n dt o x i c i t yt e s t i n gm e t h o d so fi n s o l u b l es u b s t a n c e so np h o t o b a c t e f i a w e r ee x p l o r e d k e y w o r d s ：v i b r i oq i n g h a i e n s i s ，b e n z e n ed e r i v a t i v e s ，j o i n tt o x i c i t y , d o - r e s p o r t s ec u r v e ， i n d e p e n d e n ta c t i o n , d o s ea d d i t i o n v i i 桂林工学院硕士学位论文 缩写与符号 d o s ea d d it i o n 。剂量加和 i n d e p e n d e n ta c t i o n ，独立作用 d o s e - r e s p o n s ec u r v e ，剂量一效应曲线 剂量一效应函数 剂量一效应函数的反函数 效应 产生效应x 的混合物中组分i 的浓度 组分i 单独产生效应x 时的浓度 t o x i cu n i t ，毒性单位 产生效应x 的混合物浓度 混合物浓度 组分i 浓度占混合物浓度的比例 n oo b s e r v e de f f e c tc o n c e n t r a t i o n ，无观察效应浓度 观测值 均方根误差 相关系数的平方 代表实验测定值 代表空白对照值 代表! 验测定点拟合线 代表剂量加和( d a ) 预测线 代表独立作用( i a ) 预测线 c “一 。 盯 。 距 一 m n 脒 ，r o g 眦 叫 髓 k 叻 黜 眩 o 一 一 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在刘树深教授指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) ：耍丛圣 签字日期：- ：函呼知屹弘 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求 提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目 录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文：在不以 赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规 定) 学位论文作者( 签字) ：皇垫圣 指导教师签字：扭玺 婢醐：弓阻 桂林工学院硕士学位论文 绪论 1 1 有机污染物的来源及类型 随着工农业生产的不断发展、城镇建设规模的日益扩大以及局部地区持续的战争，全 球环境污染日趋严重，化学品的环境污染更为突出。据报道，全球目前大约有l o 万多种 合成化学品释放进入环境中成为环境毒物，而且还每年以1 0 0 0 种新的化合物的速度在递 增n 进入环境中的化学物质大部分是人工合成的，这些物质的使用给人类的物质生活带 来巨大便利的同时，他们也不可避免地进入到环境中，从而给环境带来污染【2 3 1 ，除了直 接影响水生生物的正常生活外，也直接或间接地威胁人类的健康和生产活动。有毒有害化 学物质及废弃物的生产管理、处置以及生态评价已经成为环境保护和管理的当务之急，这 对保障居民身体健康以及国民经济的可持续发展具有重要意义。 有机污染物是对人体和生物体造成潜在危害的有机物的总称，它具有以下特点：高生 物毒害性，在环境中有一定的残留水平，具有生物富集性、三致( 致突变、致畸型、致癌 变) 作用和毒性。相对于水体中的其他污染物，它们对公众的健康危害更大。世界卫生组 织和国际癌症机构通过大量的数据和材料证实，8 0 - - - 9 0 的癌症与环境因素有关，而且 在已经发现的致癌物中8 0 为有机污染物。有机污染物主要来自各种各样工业生产过程， 按其化学组成可分为以下几类。 ( 1 ) 多环芳烃类化合物 多环芳烃是指两个以上的苯环连在一起的化合物，两个以上苯环连在一起可以有两种 方式，一种是非稠环型，如联苯、三联苯等；另一种是稠环型，如萘、葸。多环芳烃是数 量多、分布广、与人们关系最密切、对人的健康威胁最大的环境致癌物。天然环境中的火 山活动喷发的一些矿物成分构成了当今全球范围内的多环芳烃的天然本底，但是，近代人 类大规模的工业生产活动则造成了当今全球范围内的多环芳烃的严重污染。在目前已经发 现的环境致癌物中，多环芳烃占了1 3 以上。研究表明，环境中致癌的多环芳烃有2 0 0 种， 其中致癌性最强的有苯并( a ) 芘、7 ，1 2 二甲基苯蒽、二苯( a 、h ) 蒽及3 甲基胆葸。 ( 2 ) 杂环类化合物 杂环化合物是一类其环上由两种或更多种原子所购成的有机环状化合物。环上除碳原 子外，其他杂原子通常为氧、硫、氮、环数由一元、二元至多元杂环，而且环上还可以附 有各类取代基，这样就构成了杂环化合物庞大的家族体系。杂环化合物的数目占全部有机 化合物总数的1 3 以上，是一类重要的有机化合物。 ( 3 ) 酚类 酚类化合物是重要的化工原料，作为中间体而广泛地应用于其它化合物的生产，如酚 醛树脂、杀菌剂、药物、染料、农药、塑料、炸药、防腐剂、喉糖锭、皮肤药剂等。全世 桂林工学院硕士学位论文 界年产量约为3 7 万吨，是水环境的主要污染物之一，一般具有很高的溶解性，因此易被 生物降解，但当苯酚分子氯代程度增加时，则化合物溶解度下降，脂溶性增加，例如五氯 苯酚可被生物富集，使鱼类产生异味。水中酚类化合物的主要来源是各种化工厂、煤气厂、 炼焦厂、纸浆厂废水和医院废水等。 ( 4 ) 苯胺类和硝基苯类 苯或其他芳香烃化合物中芳香环上的氢原子被胺基( n h 2 ) 或硝基( n 0 2 ) 取代形成的产 物分别称作苯胺类或硝基苯类。这类化合物用途很广，是化学工业、国防工业、医药工业 等领域不可缺少的原料或化工合成的中间体。这类化合物在常温下多为固体或液体，其挥 发性低，难溶于水，易溶于脂肪，因此，容易生物富集。主要污染包括燃料、炸药、农药、 塑料、医药、涂料、橡胶等化学工业废水。在植物或其他有机燃料燃烧过程中也易产生苯 胺类物质。 ( 5 ) 有机氰化物 最常见的有机氰化物有丙烯氰，主要存在于石油化工及人造纤维等工业废水中。另外 在焦化工业煤气洗涤废水中也含有一定量的有机氰化物。煤气发生炉废水含氰1 0 0 5 0 0 m g l ( 以焦化或无烟煤为原料) ，高炉煤气洗涤废水每升含氰几十毫克。有机玻璃单体合 成废水每升含氰达数千毫克。有机氰化物在水中能分解为氰离子和氰氰酸，因此，毒性与 无机氰一样强烈。 ( 6 ) 有机合成化合物 现代合成化学工业的发展，使得人工合成有机物的种类日益增多，其中一部分高分子 合成的有机物具有很稳定的结构，难以被微生物所降解，能在环境中长期存在并积累，形 成潜在的威胁，有的还具有“三致”作用或其他毒性。 a 多氯联苯 多氯联苯是人工合成的氯化物，由氯置换联苯分子中的氢原子而成。多氯联苯耐酸、 耐碱、耐腐蚀，由于其有较好的稳定性、绝缘性、不燃性等特点，广泛用于工业上的润滑 油、绝缘油、热载体、增塑剂、油漆、油墨等的添加剂。通常以废油、渣浆、涂料剥皮工 业液体的渗透和废弃等形式进入环境，从而破坏了生态系统，他们通过食物链的传递与富 集进入人体。其急性中毒症状为腹泻、脱水、中枢神经系统抑制，直至死亡。 b 合成洗涤剂 合成洗涤剂的基本成分是表面活性剂。早期应用的表面活性剂，多为长链型即硬型烷 基苯磺酸钠。因其烷基上带有许多链及具有一个4 级碳原子，难以被微生物分解。之后， 人们改变了合成洗涤剂的结构，制成软型洗涤剂，其代表为直链烷基苯磺酸盐，其生物降 解性能有所提高。 在废水处理厂，由于合成洗涤剂的大量发泡，会妨碍生物处理的净化效果。合成洗涤 剂不仅应用于日常生活中，也广泛用于纺织纤维工业、造纸工业、皮革工业、金属洗涤工 桂林工学院硕士学位论文， 业、食品制造等。因此有许多工业废水中含有合成洗涤剂成分。 c 增塑剂 主要为邻苯二甲酸酯类化合物，是合成塑料的主要成分，属于难以生物降解的化合物， 也是有毒污染物。工业废水将邻苯二甲酸酯类增塑剂带入自然环境，它们通过食物链进入 人体后，能引起中毒性肾炎，对中枢神经系统也有抑制和麻醉作用。这类化合物由于在水 中的溶解度小，辛醇一水分配系数高，因此主要富集在沉积物，如底泥中。 d 合成农药 目前，世界上生产、使用的合成农药已达1 0 0 0 多种，全世界化学农药的产量( 以有效 成分计) 约2 0 0 吨，主要是有机氯、有机磷和氨基甲酸酐等，其中除草剂8 0 万吨( 占4 0 ) ， 杀虫剂7 0 万吨( 占3 5 ) ，杀菌剂4 0 万吨( 占2 0 ) ，其他约1 0 万吨。美国的产量最大，我 国的农药产量约2 0 万吨( 1 9 8 5 年) 。占世界第4 位。大量合成农药进入环境，将引起生态 环境的破坏，给人类带来有害的影响。目前，有机氯农药如d d t 由于它的持久性和通过 食物链的积累性，已被许多国家禁用。有机磷农药和氨基甲酸酯农药与有机氯农药相比， 较易被生物降解，它们在环境中的滞留时间较短，在土壤和地表水中降解速率较快，杀虫 力较高，常用来消灭那些不能被有机氯杀虫剂有效控制的害虫。 e 合成染料 目前世界各国所用的染料主要是合成染料，年产量估计为8 0 万吨左右，而且染料的 品种和数量还在不断增长，染料工业是重要的精细化工企业，有许多行业都要使用各种不 同的染料，如纺织、印染、造纸、食品工业等，从而向环境排放了大量含各种合成染料的 废水。合成染料不仅色度高，而且有相当部分染料是难以生物降解的，有些己被证明对人 体有毒性。英、美等国己禁止生产有致癌性的联苯胺、甲苯胺、乙苯胺等。浓度高时，所 有染料对微生物都有抑制作用，而阳离子染料在低浓度时也有抑制作用。表1 1 汇总了各 类有机物的来源及危害。 表1 1 有机污染物的分类，来源及危害 有机污染物 主要来源危害 焦化行业、石油化工企业、交通运输工业 多环芳烃 性质稳定，致癌性强 锅炉等 焦化行业、石油化工、染料工业、橡胶工业、性质稳定。生物富集，具有致突变、 杂环化合物 农药废水、制药废水致癌作用 酚醛树脂、杀菌剂、药物、染料、农药，塑 酚类性质稳定，生物富集致癌性强 料、炸药、防腐剂、喉橱锭、皮肤药剂等 苯胺类和硝燃料、炸药、农药、塑料、医药、涂料、橡性质稳定生物富集，具有致突变、 基苯类胶等 致癌作用 石油化工、人造纤维工业、焦化工业，有机 有机氰化物剧毒物质 玻璃单体合成废水 有 多氯联苯 机械工业、塑料工业、化工工业，电力工业，通过食物链富集进入人体对人体产 机润滑油丁= 业 生急性中毒作用，致癌作用 a 合成洗涤 纺织化纤企业、造纸工业、皮革工业、金属 口 稳定性强，对 中枢神经有抑铜作用 成剂 洗涤工业、食品制造工业 桂林工学院硕士学位论文 增塑剂 塑料工业化工工业对人具有毒性及致癌作用 合成农药 农药废水、农村方面潭污染废水对人具有毒性及致癌作用 染料废水、纺织印染废水、造纸废水食品 合成染料 色度高毒性及致癌作用 工业 1 2 水环境中有机毒物污染现状 1 2 1 国外有机毒物污染现状 自7 0 年代s i m m o n 发现自来水中存在致突变性有机污染物以来，在自来水及其水源 中先后发现多种遗传毒性物质。美国环保局( e p a ) 水质调查发现供水系统中有机污染物 2 1 1 0 种，饮用水中含7 6 5 种。1 9 9 4 年以来，美国在饮用水中发现了1 0 0 多种合成有机物， 如多氯联苯、多环芳烃等，具有“三致”作用。 美加五大湖是北美及至全世界重要湖泊群之一，1 9 9 9 年的监测数据表明其中首要污 染物就包括有机物在内的毒性物质。由于有毒污染物的高残留性，目前五大湖鱼类体中仍 能检测出1 9 7 0 年以来已禁止使用的有毒污染物，如多氯联苯、滴滴涕、二恶英、狄氏剂。 1 2 2 国内有机毒物污染现状 随着工业的迅速发展，目前我国不仅面临由传统污染物引起的水环境富营养化和好氧 有机污染，而且还面临水环境有机毒物污染的严峻挑战。近几年来，我国不少水体己遭到 不同程度的有机毒物污染，甚至在某些饮水水源中检出众多的有机毒物。 水利部门于1 9 9 4 年对第二松花江吉林、扶余段、松花江干流哈尔滨四方台段，黄浦 江上海临江水厂、松浦大桥段，珠江广州员村水厂段，北京官厅水库上游洋河水库响水堡 段，淮河蚌埠、淮南段、颖河颖上闸段，长江扬州三江营段等1 4 个典型河段进行了有机 物污染状况调查检测，共检出1 9 7 种有机化合物( “三致”物质2 5 种，被美国环保局列出 的优先污染物达5 3 种) 。其中，烃类4 3 种、邻苯二甲酸酯类8 种、酚类1 6 种、醇醚类 1 9 种、醛酮类1 2 种、有机酸酯类1 2 种、卤代烃类7 种、取代苯类2 8 种、胺类1 8 种、 多环芳烃类1 8 种、杂环化合物1 6 种。据统计，在我国的7 大水系1 1 0 个重点河段中，不 适合作饮用水源的河段已接近4 0 ；城市水域中7 8 的河段不适合作饮用水源，约5 0 的城市地下水受到污染，水源污染加剧了我国水资源短缺的矛盾。 1 3 生态毒理学测试方法的发展及展望 1 3 1 生态毒理学测试方法研究现状 进入2 1 世纪以来随着科学的不断发展进步，人类合成越来越多的化学品。水环境 作为工农业废物的最终排放点，污染现象越来越严重，超过了水团的自净能力，从两影响 4 桂林工学院硕士学位论文、 水体的正常功能，造成水体污染。这些污染物绝大多数来自城市生活污水和造纸、采矿、 印染等工业废水，其成份主要包括多环芳烃、苯酚类衍生物、苯胺类衍生物等有机污染物。 这些物质中一部分属于难降解污染物，其本身及其在环境中的转化产物在水体中长期积 累，达到很高的浓度，不仅引起水生生物种群和群落结构的变化，而且严重时将导致水生 生态系统的破坏和崩溃。水体污染达到一定程度后，除了直接影响水生生物的正常生活外， 还直接或间接地威胁人类健康和生产活动，因此为了保护水源和水生生态系统，利用化学 方法和生态毒理学测试法进行评价，化学方法是普遍采用的一种方法，但化学方法存在许 多不足1 4 ”，而现有的化学分析手段十分有限，因此大多数污染物不能被鉴定，而且也不 能预测毒物之间的相互作用。 生态毒理学测试法可以弥补化学方法的不足，在一定程度上能预测毒物之间的相互作 用。生态毒理学是七十年代发展起来的一门新兴的边缘学科，主要研究污染物环境一机 体三者之间的关系以及有毒物质对生物在个体、种群、群落和生态系统水平上的毒性效应。 以前毒性方面的许多研究工作是用水生态系统食物链中各代表性生物如藻、蚤、鱼进行急、 慢性实验，并用这些结果作为评价环境化学物质的毒性强度及可能对生态系统造成影响的 一种指标，现在这些方法很多都已作常规检测方法，但它存在耗时长、花费大、只能反映 对个体和群落的后期影响等问题。而发光菌的急性毒性试验能与现代光电检测手段相匹 配，具有测试快速，经济，节省空间且可靠等优点而备受关注。 1 3 2 发光菌急性毒性试验 发光菌试验一般所用的明亮发光杆菌( p h o t o b a c t c r u mp h o s p h r e u m ) 6 】为海洋性发光细 菌，正常发光需要3 n a c l 的存在，这对海洋污染的毒性测试比较合适，而在淡水体系 样品中也要加入3 n a c l ，如此高浓度的c l 。的存在会影响水样中的一些污染物，尤其是 重金属污染物的毒性顺序，所以其局限性是十分明显的。青海弧菌( v i b r i oq i n g h a i e n s i ss p n o v ) 【7 】是我国学者于1 9 8 5 年8 月从青海湖的裸鲤体表分离得到的一种发光细菌，其对淡 水体系比较适合，本文就是采用青海弧菌的典型菌株q 6 7 作为实验菌种。 1 3 3 发光菌的检测方法 a 发光菌检测法的产生及原理 发光菌的发光反应： f 心h 2 + r c h o + 0 2 坠鲤墅竺! 一f m n + r c o o h + h 2 0 + 荧光 发光菌的发光现象是正常的代谢，是体内荧光素在有氧参与时，经荧光素酶的作用产 生的荧光，在一定条件下发光强度是恒定的，与外来受试物( 无机、有机毒物，抑菌、杀 菌物等) 接触后，其发光强度将有所改变。变化的大小与受试物的浓度呈线性关