| 题名 | 多环芳烃植物吸收的模拟及可溶性有机碳的影响研究 |
| 作者 | 李秀颖 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张淑贞 |
| 关键词 | 多环芳烃 半透膜采样器 生物有效性 植物吸收 可溶性有机碳（DOC） polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) semipermeable membrane devices (SPMDs) bioavailability plant uptake dissolved organic carbon (DOC) |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）具有强疏水性、难降解和易在土壤等环境介质中滞留和积累等特性，是典型的一类持久性有机污染物。农田土壤中残留的PAHs可能被植物吸收并通过食物链危害人体健康，已经引起广泛关注。因此，研究PAHs的植物生物有效性有助于更好地理解土壤中PAHs的环境化学行为。 作为一种潜在的模拟生物吸收并预测有机污染物生物有效性的方法，半透膜采样器（SPMD）已经引起研究者们极大兴趣，并被成功应用于预测疏水性有机污染物的水生生物有效性。但是目前模拟植物对疏水性有机污染物生物吸收的方法还比较少。本研究合成了一种新型的仿生物富集的十八碳烯酸-醋酸纤维素复合被动采样膜（Petroselinic-embedded cellulose acetate membrane，PECAM），并研究了其模拟多环芳烃植物生物吸收过程的可行性。通过比较多环芳烃萘（Nap）、菲（Phe）、芘（Pyr）和苯并[a]芘（Bap）在PECAM膜的富集和植物吸收，发现其在PECAM富集的平衡时间分别为24，48，144和192小时，比在同类SPMDs富集的平衡时间短。四种PAHs在PECAM和植物根的富集主要是线性分配过程，萘、菲、芘和苯并[a]芘的十八碳烯酸-水分配系数logKpw分别为3.37，4.90，5.24和6.28，与化合物的logKow具有很好的线性相关性（R2 = 0.995）。logKpw与四种PAHs在植物根富集的植物脂-水分配系数logKlip近似相同，二者的相关关系为：log Kpw = 0.98 log Klip （R2 = 0.999, P < 0.01, n = 4），说明内嵌在PECAM的十八碳烯酸与植物根脂对多环芳烃具有相似的富集作用。菲在不同根脂含量植物和相应的不同十八碳烯酸含量的膜富集的相关分配系数logKlip（4.83-4.89）与logKpw（4.89-4.90）的一致性进一步证明十八碳烯酸与植物根脂在富集多环芳烃过程中的相似作用，并且脂-水分配过程是植物根和PECAM富集PAHs的主要过程。活体植物吸收萘、菲、芘和苯并[a]芘的吸收系数logKu分别为2.92，4.43，5.06和6.13，略低于相应的十八碳烯酸-水分配系数logKpw（对萘、菲、芘和苯并[a]芘分别为3.37，4.90，5.24和6.28），可能由于疏水性有机污染物在植物体内发生传输和代谢所致，随着化合物疏水性增强，二者数值越接近。PECAM能很好的模拟多环芳烃的植物分配过程。对于多环芳烃的活体植物吸收，PECAM对于高疏水性化合物具有更准确的模拟效果。 可溶性有机碳（Dissolved organic carbon，DOC）在环境中广泛存在，并对疏水性有机污染物的环境行为具有重大影响。本文研究了不同浓度DOC对菲和苯并[a]芘植物吸收和传输的影响。随DOC浓度的增加，植物根中菲的累积呈先增加（当DOC浓度＜10 mg/L）后减少的变化，但植物根对苯并[a]芘的累积随DOC浓度增加而减少，植物茎叶中菲和苯并[a]芘的浓度均随DOC浓度的增加而减少。进一步应用分级提取的方法区分PAHs在植物根表附着和透过根表皮进入木质部两种状态，结果证明，低浓度DOC增加植物根中菲的富集只是增加了根表附着，而菲和苯并[a]芘在植物根木质部的浓度具有相同的趋势，即随着DOC浓度的增加而减少。这与实验中观察到的植物茎叶中菲和苯并[a]芘的浓度随DOC浓度增加而减少的趋势一致。考虑到只有自由溶解态的化合物才能为生物吸收利用，测定了DOC对菲和苯并[a]芘自由溶解态浓度的影响。随着DOC浓度的增加，菲和苯并[a]芘自由溶解态浓度逐渐减少，这可以很好的解释DOC减少透过根表皮进入木质部菲和苯并[a]芘浓度的结果。比较DOC对菲和苯并[a]芘在植物根和茎叶积累的影响发现，DOC影响根的吸收是对苯并[a]芘的抑制作用强于对菲的抑制作用，而对茎叶积累的影响是对菲的抑制作用强于对苯并[a]芘的抑制作用。进一步计算了DOC对两种化合物传输因子的影响，结果显示DOC对菲的传输因子没有明显的改变，却增加了苯并[a]芘的传输因子。因此，DOC对苯并[a]芘在茎叶中累积的影响受其对根吸收和对植物传输影响的双重作用。 本研究开发的仿植物吸收被动采样方法对评价疏水性有机污染物的生物有效性具有一定的应用前景，DOC影响多环芳烃植物吸收和传输的探讨对深入理解疏水性有机污染物植物吸收与传输机制具有重要意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2011-08-01 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/612]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李秀颖. 多环芳烃植物吸收的模拟及可溶性有机碳的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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