环境中微量雌激素的检测(共12页)

1、废水(fishu)中微量甾体雌激素的检测(jin c)摘要(zhiyo)：环境内分泌干扰物（EDCs）即环境雌激素能够干扰机体内分泌的合成、释放、运输、代谢、结合等过程，可导致多种疾病的产生。EDCs污染目前已引起国内外学者的关注，并发展了很多检测技术，本文主要介绍了气相色谱（GC）、液相色谱（LC）、质谱（MS）以及其联用技术在环境雌激素检测领域的应用现状。关键词：环境内分泌干扰物，水生生物，气相色谱法，液相色谱法Abstract：Environmental endocrinal disrupter (EDCs) which can interfere with the environmen

2、tal estrogens endocrine synthesis, release, transportation, metabolism, etc, and can cause various disease process. scholars both at home and abroad have paid great attention on EDCs pollution and developed detection technology, this paper mainly introduces the gas chromatography (GC), high performa

3、nce liquid chromatography (LC),and detection in the field of environmental estrogens detection application status.Keywords：EDCs，Aquatic organisms，GC，LC近年来，大量的研究结果表明环境中存在多种能模拟和干扰动物及人类内分泌机能的物质。这些外源性化合物进入机体后，干扰机体内分泌的合成、释放、运输、代谢、结合等过程。激活或抑制内分泌系统的功能，破坏机体内环境的稳定，对动物雌激素、甲状腺素、几茶酚胺、睾酮等呈现显著的干扰效应。可导致生殖障碍、出生缺陷、发

4、育异常、代谢紊乱以及某些癌症的发生。这以大类物质称为环境内分泌干扰物1（Environmental Endocrine Disrupters, EEDs）。环境雌激素问题只是在最近几年才引起世界关注，但由于环境雌激素问题与臭氧层破坏及温室效应相提并论，足见对其重视程度。“环境内分泌干扰物”和“持久性有机污染物”是目前环境科学工程研究领域的两大热点，目前国际公约中所规定的12种首批列入控制的POPs物质即所谓“Dirty Dozen”均属环境内分泌干扰物质的范畴2。环境雌激素的存在现状、分类及危害 1.1 环境雌激素的存在现状 最初(zuch)的环境激素物质是人工合成的作为医药品用的雌性激素，随

5、后在工业生产中也得到广泛应用。伴随工业生产的发展(fzhn)，新的环境激素物质不断合成。它在给人类带来便利的同时，也出现了意想不到的负面影响。已知和怀疑(huiy)是环境激素的主要是人工合成的化学物质，如邻苯二甲酸酯类3(Phthalate Acid Esters或Phthalate Esters，缩写为PAEs，又称酞酸酯)，全世界年生产量数百万吨。它在工业上被大量用作塑料改性剂以增大塑料的可塑性和提高塑料的强度，少量用于农药、涂料、香料和化妆品的生产。随着塑料制品的广泛应用，这类污染物己大量进入环境。另外，在用聚碳酸酯作衬漆的灌装食物中也检测出了 BPA4。由此可见，环境激素的污染几乎无处

6、不在。 环境激素类污染物主要存在于空气、水、食品和土壤中。其中，水中的环境激素主要来自于工厂排放的工业废水，生活污水以及雨水。另外，医疗及医药品接触也是环境激素类物质侵入人体的一个重要途径。 1.2 环境雌激素的分类 1996年，美国环境保护局共列出了60种有内分泌紊乱作用的物质（即环境激素类污染物），美国疾病防治中心列出48种，世界野生动物基金会于1997年列出了68种。目前在美国化学文摘中登记的化学物质已超过2000万种，进入环境的就有数万种。研究证明，约有6070种环境化学污染物具有雌激素活性，数百种已被确定具有激素样作用，它们均能干扰机体内分泌结构和功能产生各种毒效应5-6。 环境雌激

7、素的种类总的来说可分为内源性激素和外源性激素两大类。内源性激素：主要由卵巢合成分泌，主要包括雌二醇、雌酮和雌三酮等，其中以雌二醇的活性最高。雄性和雌性动物体内都存在一定比例的雌、雄激素，它们都是由胆固醇衍生而来，可以相互转变。外源性雌激素：是模拟雌激素作用的一类化学物质，在结构或功能(gngnng)上与内源性雌激素相似，可模拟或干扰内源性雌激素与受体的结合，又叫环境雌激素。可以分为人工合成雌激素、生物来源雌激素和环境化学污染物。 美国(mi u)Our stolen Future网站的具有(jyu)内分泌干扰效应的普遍污染物清单给出下面环境激素更详细的划分：农药类：硫丹、五抓酚、灭蚊灵、毒杀芬

8、、西马津、阿特拉津、三丁基锡化合物（TBT）、三苯基锡化合物（TPT)、氯氰菊酯、杀灭菊酯、高氰戊菊酯、除草醚、氟乐灵、灭多虫、草不绿、艾氏剂、西草净、狄氏剂、代森锰、代森锌、杀草强、乙草胺、草胺等。工业原料及产品：多氯联苯(PCB)、烷基苯酚(辛基苯酚、壬基苯酚)、双酚A、2，4二氯酚、二苯丙酮(苯酞胺)、塑料制品中的邻苯二甲酸酯类、苯乙烯二聚体和苯乙三聚体，食品工业用的抗氧化剂、去污剂和洗涤剂中的表面活性剂。金属：铅、锯、汞。其它：二恶英类、苯并a芘、八氯苯乙烯等。人类在日常生产、生活中易接触到的环境激素类污染物主要有以下几类：医药、医疗品：乙烯雌酚(防止流产)、雌二醉、双酚A(牙齿填料)

9、、口服避孕药、家畜生长激素。食品添加剂：甲氧基异丁香酚、肠内酯、肠内酯酶、光雌激素类。塑料制品：双酚A(婴幼儿奶瓶、餐具、食品和饮料雄内防腐树脂的原料等)、苯二甲酸酯类(塑料增塑剂、涂料、粘合剂、激光、印刷用油墨等)，苯乙烯类(苯烯树脂主要成份，发泡苯乙烯杯和容器的原料等)。洗涤剂类：烷基苯酚类(表面活性剂、洗涤剂)。农药及其降解物类：各类有机氯农药、各类杀虫剂、除草剂、灭菌剂、防腐剂等。重金属：铅、汞、锡(电镀材料、颜料、电池、合金、玻璃、温度计)。 1.3 环境雌激素的危害及对水生生物的毒性环境中内分泌干扰(gnro)物对人类和野生动物的危害主要是它导致生殖和发育方面的急性病可诱导癌症的发

10、生。它可使许多野生动物的繁殖能力显著下降，而且对人类的生殖健康产生潜在(qinzi)的威胁，如植物性雌激素一大豆异黄酮可引起女性月经紊乱。而外来雌激素可引起雄性生殖系统发育障碍(zhng i)，包括性腺发育不良、睾丸萎缩、睾丸和附睾重量减轻、生精细胞、支持细胞和间质细胞数目减少、精液质量下降、精子数减少甚至无精子和不育。调查显示，在过去50年中，女性乳腺癌发病率增加了2倍，男性辜丸癌的发病率增加3倍，前列腺癌增加2倍，而在环境受到DDT、PCBs等污染的地区，野生动物肿瘤的发病率也比较高。此外，内分泌干扰物可导致免疫功能的下降，人类接触PCBs、二恶英、DES、有机氯农药等可影响机体的免疫功能

11、，表现为亢进或抑制，如生理浓度的雌激素可提高机体免疫力，剂量较大时则增加自身免疫性疾病的易感性。环境内分泌干扰物还可对神经系统产生毒效应，可引起人或动物出现行为、学习、记忆障碍，也可出现注意力、感觉功能和精神发育的改变7。有关环境雌激素在河流、湖泊、污水处理排放口以及生物体内的监测报道较多，并广泛存在于水环境中8-14，环境雌激素对甲壳类动物性腺发育和生殖影响的研究较多，由于桡足类等性别分化受食物丰盛度的影响较大，0.1100 g/L的E2、雌酮、E3对桡足类的性比没有明显的影响15。以藻类为食的水蚤（Daphnia，枝角目）是水生生态系统中重要的无脊椎动物，是鱼类、其它大型无脊椎动物的主要食

12、物之一，在水生生态系统的食物链中占有重要的地位。Dodson和Hanazato认为北美Mendot湖水蚤性别比例多年呈下降趋势可能是由环境雌激素类物质引起的，水蚤在胚胎期暴露于0.510 g/L的除草剂阿特拉津、或DDT、甲氧氯和壬基酚等而导致性别向雄性化分化；暴露于0.5 mg/L已烯雌酚可导致第一代水蚤的蜕皮率下降，但对第二代的水蚤和成年个体均不受影响，具有雌激素活性的外源物质硫丹、酞酸二乙酯和PCB29会显著延长水蚤完成4次蜕皮时间。20世纪90年代在美国的五大湖，发现爬行类和鱼类动物的雌性化、生殖器怪异等繁殖异常的现象，后来美国佛罗里达州又发现短吻鳄（Alligator spp.）的孵

13、化率从90降到18，幸存的雄性鳄鱼阴茎长度只有正常个体的75%，并且体内的睾丸酮含量显著下降，而雌性的子宫及卵泡异常，排入水中的天然或人工合成的环境雌激素是导致这些现象的主要原因，同时野生青蛙畸形率增加的问题一直未能得到合理解释16。环境雌激素一方面通过水体的传递(chund)并积累于生物体内，另一方面通过食物链的传递而发生作用，在生态系统中，环境激素通过生物浓缩、生物积累和生物放大等途径增大(zn d)浓度，实现对生物和人类的更大危害，其中NP在淡水团集刚毛藻（Cladophora glomerata）、贻贝(y bi)（Mytilus edulis）、大西洋鲑鱼（Salmo salar）、

14、九刺鱼（Gasterosteus aculeatus）和虾（Crangon crangon）体内的生物浓缩因子BCF值分别为10000、3400、280、1300和100；壬酚（NP）、双酚A（BPA）和E2在河水、水生附着生物和底栖生物之间的生物积累与放大倍数在181200倍之间，而底栖生物相对的最大积累率可达106倍，环境激素通过食物链的生物放大作用比通过水体的传递对鱼类等水生生物的危害更大17-18。二、环境雌激素的检测方法研究进展环境内分泌干扰物在环境中的含量很低，通常为ng/L甚至pg/L级，这就需要采用微量及超微量环境监测分析技术。在现有的仪器分析技术中，气相色谱-质谱(GC-MS

15、)法由于其可对多组分的物质同时进行定性和定量测定而且灵敏度高，是目前应用最广泛的一种技术。对于那些难挥发和高温下易分解的有机物，采用高效液色谱一质谱(HPLC-MS)技术是最有效的方法，尤其是对氯化苯氧基乙酸类除草氨基甲酸盐类农药等热不稳定且难挥发、难气化的污染物，使用LC-MS法进行测定已成为发展的主流。等离子发射光谱一质谱(IPC-MS)是目前痕量无机污染进行监测分析的最好手段，它的灵敏度很高，尤其是测定质量为100以上的元素时，敏度更高，检出限更低。许多发达国家已把ICP-MS列为标准分析法，如日本已把ICP-MS分析水中的Cd、Pb列为标准分析方法。GC-MS、HPLC-MS和ICP-

16、MS种技术各以其特有的优点在痕量污染物的分析监测中发挥着重要作用，并称为“MS兄弟”19。此外，对环境内分泌干扰(gnro)物的监测技术还有高效毛细管电泳(HPEC)法、超临界流体(lit)色谱法(SFC)、生物传感器测定法，这些技术(jsh)由于其仪器设备昂贵、费用较高因而限制了使用。2.1 气相色谱（GC）法 进行GC检测前样品需要浓缩、净化等前处理。方法有溶剂萃取、固相萃取、固相微萃取(SPME)等。对于多氯联苯类环境干扰物的测定20，国内外许多研究采用了毛细管柱GC-ECD法。先将样品通过碱解、酸洗、萃取、净化、浓缩、脱硫等步骤处理，再用毛细管柱GC-ECD仪进行定性和定量测定。这个方

17、法定性准确、定量良好，具有较好的回收率，对于检测水样中各同系物的检出限为0.01-0.08 ng/L，土壤样品中为0.003-0.03 g/kg，可以应用于上壤、沉淀物、水样、油样等环境样品中多氯联苯类化合物的测定。 胡伟21等利用气相色谱仪配以玻璃毛细管柱，以三氟乙酸醉等为衍化剂，对雌二醇的测定方法进行了研究。从衍生化条件、程序升温范围、气化温度对结果的影响讨论了最佳测定条件。气相色谱-质谱联用(GC-MS)法结合了GC、MS的两者之长，定性能力强，灵敏度高，选择性好能适应待测环境内分泌千扰物种类繁多的需求。美国EPA和日本JIS规定的自来水、废水中有机污染物的系列标准分析方法中，几乎绝大部

18、分有机污染物的分析都是使用GC或GC-MS法。郭志峰22等人早在1997年就报道了用GC-MS测定鸡蛋中的乙烯雌酚，但当时其方法的检测限为0.05ppm。Lusrosn23等运用GC/MS/MS分析了瑞典的一个生活污水处理厂的污水。在水中发现了雌激素17a一乙炔基雌二醇(4.5ng/L)、雌酮(5.8ng/L)、17B一雌二醇(1.1ng/L)以及双酚A(490ng/L)。其中乙炔基雌二醇对于鱼类超标45倍。李培霞利用固相萃取气相色谱质谱(SPE-GC-MS)和GC/FDI的方法分析了武汉市路咖山地区广八路居民生活污水、武汉大学校内的自来水以及某公司派送的瓶装水中9种内分泌干扰物(包括4种雌激

19、素、2种烷基酚、2种酞酸酷和双酚A，其分子结构见图1)的含量，以了解该地区水中的EDCs水平及污染状况。 图1 9种化合物的分子结构(fn z ji u)2.2 液相色谱(s p)（LC）法目前(mqin)用于 HYPERLINK 监测环境中痕量雌激素的方法是衍生-GC/MS法。由于衍生-GC/MS法操作繁杂，衍生率变化大等原因，实际应用起来比较困难.Maria等建立了几种典型的雌激素的LC/MS分析法，但到目前为止仅仅停留在标准样品的检测，应用到环境中痕量雌激素分析还有待进一步的完善。目前，液相色谱法应用最多的是高效液相色谱（HPLC）法。HPLC的应用极为广泛，包括药物分析、临床诊断、生命

20、科学、食品安全、环境检测等领域，HPLC都已发挥作用，并将继续发挥重要的作用。张蕴晖24等运用反相HPLC测定了人体生物样品(血清、精液、脂肪)中3种邻苯二甲酸醋的含量，同时将测定结果与血清中有关激素水平及精液常规指标进行了相关性分析，结果显示邻苯二甲酸醋存在于人体组织中，并可影响人类的精液质量。 林奕芝25等建立HPLC法测定肉与肉制品中-雌己醇、炔雌醇、己烯雌酚、双烯雌酚、己雌酚、戊酸雌二醇、苯甲酸雌二醇、炔雌醚残留量的方法。样品经甲醇超声萃取、离心，提取液浓缩后过滤，进高效液相色谱分析。用HPLC方法检验肉制品中残留雌激素检出限6ng，具有灵敏、准确、精密、样品处理简单、无杂质干扰等优点

21、。林春晓26等采用C18小柱萃取反向高效液相色谱法测定保健食品中的雌二醇和雌三醇的含量，克服了保健食品成分复杂、保留时间较短时容易受到杂质干扰的缺点，确立了HPLC的检测体系。Cai27等使用HPLC法对水环境中痕量邻苯二甲酸醋进行分析，其应用多微孔碳粒填充柱进行固相萃取，用乙腈洗脱，经过HPLC-DAD检测，检出限为0.18-0.86 ng/ml。Katsumta28等利用一种经特殊材料固定的硅胶柱对水样中的邻苯二甲酸醋进行HPLC前处理，此固相萃取柱可重复使用，样品回收率稳定，此法测定的检出限也达ng/ml级。林雪霞29等建立(jinl)了超声波-超高效液相色谱快速(kui s)测定护手霜

22、中5种雌激素（雌酮、雌二醇、苯甲酸雌二醇、美雌醇、炔雌醇环戊醚）的分析方法。研究了萃取溶剂、萃取时间对萃取效果的影响(yngxing)，明确了流动相流速及色谱柱柱温等检测条件。化妆品以乙腈和水(20：80)为提取溶剂进行超声波萃取后用C18色谱柱分离，乙腈和水溶液为流动相，梯度洗脱，10min内完成5种雌激素的分离与检测。方法的检出限为0.016-0.031g/mL，相对标准偏差均小于5.0%（n=3）。化妆品的加标回收率在85%-95%之间。方法简单快速、灵敏度高、分离效果好，满足化妆品中雌激素分析的需要。2.3 其他光谱方法 对于重金属类环境内分泌干扰物Pb、Cd和Hg等离子的检测，目前以

23、原子吸收法、原子荧光法为基本方法。Hg的测定，我国也有冷原子吸收法、双硫踪分光光度法、氢化物发生-原子吸收光谱法以及原子荧光法等方法。电感藕合等离子体发射光谱-质谱(ICP-MS)已被广泛应用于痕量无机化合物分析，是超痕量、多元素同时分析的重要手段。与传统方法相比，灵敏度高出2-3个数量级，并且可以做同位素分析。黄志勇等人30建立了用微柱流动注射与电感藕合等离子体质谱联用的同位素稀释分析方法。在优化条件下铅的检出限为0.22n咖L，对标准水样和加标海水的测定结果表明，方法的回收率分别为104.0%和94.8%。该法具有同位素稀释测量准确度高、操作简便的优点，能实现在线分离、富集和测定，及减少样

24、品处理引入污染等特点，可应用于生物、环境等高盐样品中铅的在线分离测定。结论(jiln)对于环境(hunjng)雌激素的检测还有生物学方法、细胞学方法和分子生物学方法。本文主要介绍了化学仪器分析法测定(cdng)环境中雌激素的方法。其中最常用的方法是气相色谱-质谱法和高效液相色谱法。由上述介绍可以看出，现代分析技术中，只有GC、LC和质谱结合的技术能在EDCs的分析方面提供高的灵敏性和有效的检测。其中GC/MS联用技术在环境内分泌干扰物的检测方面发挥着重要的作用，成为目前环境EDCs检测中不可缺少的工具。GC-MS方法在检测药物时具有其独特的优点，但其使用时仪器的专用性强，使用的技术性要求高，测

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