雌激素在不同畜禽粪便堆肥过程中的降解研究

近年来随着集约化养殖规模不断扩大,通过畜禽粪便进入环境中的雌激素超出环境容量,因此急需开展畜禽养殖排放内源雌激素的相关控制技术研究,从而降低其环境污染风险。本文对内源固醇类雌激素在不同畜禽粪便堆肥过程中的降解影响因素进行研究。研究结果为畜禽养殖排放的内源类固醇雌激素的污染控制提供理论依据。     

畜禽养殖排放内源类固醇雌激素的污染与控制研究进展

环境中的内源类固醇雌激素由于在极低浓度下对水生生物内分泌系统具有强烈的干扰作用,已引起生态毒理学家的广泛关注,其中畜禽养殖产生的雌激素污染与控制成为环境工程领域的研究热点。该文综述了畜禽养殖过程中内源类固醇雌激素的排放特性、环境行为以及污染控制与削减技术,并分别从宏观和微观方面对这类内分泌干扰物的防治措施和生物强化去除机制提出了几点思考和建议,以期为畜禽养殖导致的内源雌激素污染的生态风险控制提供借鉴。     

类固醇激素的环境行为及其影响因素

类固醇激素作为一类典型的环境内分泌干扰物,具有很强的内分泌干扰作用,对生态和环境危害极大,其主要来源于包括人类在内的脊椎动物的排放,目前已在环境中被不断检出。通过综述进入环境后类固醇激素发生的吸附、降解、迁移等环境行为的特征,从类固醇激素自身的性质和环境暴露量浓度、环境中的有机质、矿物质以及环境介质的理化性质、共存的有机污染物和微生物等方面对其影响因素进行了归纳和总结。     

类固醇雌激素的环境暴露及其迁移转化

类固醇雌激素是一类内分泌干扰物,可分为天然雌激素和人工合成雌激素,在环境中分布广泛,虽然含量较低,但是危害巨大,具有干扰动物和人体的内分泌系统以及影响生殖、发育等特征。本文围绕环境中几种主要的类固醇雌激素,介绍了它们的结构性质、危害及其主要来源,指出其在地表水体、农田土壤中的暴露水平。目前,关于类固醇雌激素的环境暴露研究多集中于河流、湖泊等地表水体,有关雌激素在土壤中的残留报道较少,而设施菜地由于大量施用粪肥将极可能产生雌激素污染问题。本文对雌激素进入环境后的迁移转化规律及影响因素进行了综述,描述了雌激素吸附与降解等环境行为及其影响因素。目前针对雌激素的大多数研究仍基于室内模拟实验,对于其在实际环境中的迁移转化过程及与其他污染物共同作用的规律尚不清楚。因此,对今后的研究方向提出以下几点建议:1)研究随畜禽粪便进入农田土壤特别是设施菜地的雌激素及其环境行为规律;2)除室内模拟实验外,对实际环境系统中的雌激素研究更具价值,特别是在环境多相态体系中的迁移转化等过程;3)研究与多种类污染物共存下雌激素的环境行为规律。     

结合态雌激素在堆肥过程中的降解与转化研究

为评价堆肥处理对牛粪中结合态雌激素的降解效果,本文采用微波萃取-固相萃取方法提取目标雌激素,利用高效液相色谱-串联质谱仪(HPLC-MS/MS)建立分析方法,研究了牛粪中15种雌激素类物质在堆肥周期70 d的实际堆肥过程中的降解与转化过程。结果显示:堆肥处理能有效降解牛粪中的E1-3G、E3-3G、OP、BPA、DES和EE2,而对NP的降解效率相对较低,堆肥结束后残留率仍为48.84%。其中,结合态雌激素在堆肥过程中首先水解为以E1为主的自由态,再进一步发生降解。堆肥70 d后E1浓度约为0 d的3倍。葡糖苷酸盐结合态的降解速率普遍高于硫酸盐结合态,降解率均≥98.76%,而硫酸盐结合态相对稳定,3种硫酸盐结合态在堆肥70 d仍能检测到,降解率在92.74%～96.79%。研究发现,最终可能通过有机肥还田过程进入到环境中的雌激素E1-3S、E2-3S、E2~(-1)7S、E2-3G、E2~(-1)7G、NP、E1和E2的浓度分别为1.75、9.5、16.4、3.89、4.44、233.4、69.28μg·kg~(-1)和11.98μg·kg~(-1)。研究表明,堆肥处理可作为畜禽粪便的处理方法,能有效削减粪便中雌激素含量,但直接还田存在一定的环境风险,需进一步对粪肥施用过程进行评价。     

包头市大气降尘中镉赋存形态特征

采用Tessier连续提取法对包头市不同区域的15个大气降尘样中镉的5种赋存形态进行了研究.结果表明,各形态含量占总镉百分比排序依次是:铁锰氧化物相>残渣相>碳酸盐相>强有机相>可交换相,5种形态占总镉的平均质量分数为铁锰氧化物结合态30%、残渣态24%、碳酸盐结合态19%,强有机结合态15%,可交换态10%;铁锰氧化物结合态是主要存在形态;铁锰氧化物结合态镉、有机结合态镉、残留态镉这三种形态镉生物有效性很低,但当环境改变时可能释放,应予以关注.汽油和煤的燃烧以及工厂排放镉能加大城市大气降尘的镉含量.     

马齿苋结合态多酚和自由态多酚抑制肝癌细胞HepG-2增殖及诱导细胞凋亡的研究

[目的]研究马齿苋结合态多酚和自由态多酚抑制肝癌细胞HepG-2增殖并诱导细胞凋亡的作用。[方法]将不同浓度马齿苋结合态多酚和自由态多酚与HepG-2细胞在体外培养,采用MTT检测细胞增殖活性;光镜观察细胞形态;流式细胞术分别检测细胞周期、细胞凋亡和线粒体膜电位;酶标仪检测Caspase酶活力。[结果]结果表明,马齿苋多酚对肝癌细胞HepG-2的增殖抑制作用和凋亡促进作用与一定范围的处理浓度和处理时间呈正相关,36h、0.4g·L-1处理条件下,马齿苋自由态多酚对HepG-2细胞的抑制率仅为15.7%,而马齿苋结合态多酚对HepG-2细胞的抑制率达到73.8%;马齿苋结合态多酚作用下,HepG-2肝癌细胞光镜下可观察到细胞出现明显的形态学改变,处理后细胞周期阻滞于S期,Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9酶活性也显著提高,并诱导细胞发生凋亡。马齿苋结合态多酚可能通过激活膜受体通路和线粒体介导的内源性凋亡通路诱导HepG-2细胞凋亡。     

不同类型畜禽粪便Zn的形态分布及冻融作用对畜禽粪便Zn活性的影响

畜禽粪便中重金属的活性与形态分布密切相关,冻融作用可通过影响畜禽粪便理化性质而影响粪便中重金属的形态分布和活性,进而影响畜禽粪便中重金属的环境效应。通过实验室模拟,研究了不同养殖场的鸡粪、猪粪和牛粪中重金属Zn的形态分布规律,以及冻融作用对鸡粪、猪粪和牛粪中重金属Zn活性的影响。结果表明：不同采样点鸡、猪、牛粪中Zn的平均含量分别为225.07、334.00、214.19 mg·kg-1, Zn的含量高低顺序为猪粪>鸡粪>牛粪;未经冻融处理的3种类型粪便Zn的形态分布规律为残渣态?垌有机结合态?垌铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态、可交换态。残渣态与有机结合态之和占粪便中Zn总量的90%以上,而碳酸盐结合态与可交换态之和所占比例不足10%;冻融处理后,不同类型粪便中Zn的可交换态与碳酸盐结合态含量显著增加,冻融作用增加了畜禽粪便中重金属Zn的活性。     

HPLC法分析玉米自交系水杨酸含量

[目的]建立玉米自交系自由态水杨酸（SA）和结合态水杨酸（SAG）含量测定的HPLC法。[方法]用高效液相色谱仪以邻甲氧基苯甲酸作为内部标准品测定玉米自交系中自由态水杨酸和结合态水杨酸的含量。[结果]5种玉米自交系中自由态水杨酸和结合态水杨酸的含量大致相同,说明水杨酸含量在不同玉米自交系中具有稳定性。[结论]该研究建立了一种基于HPLC法测定玉米自交系中水杨酸含量的新方法,灵敏度高,分析时间短,同样适用于其他植物材料。     

畜禽舍颗粒物排放特征及控制技术与装备

畜禽养殖舍是重要的颗粒物排放源,了解畜禽舍颗粒物的排放特性及其控制技术对于畜禽健康生产和环境健康均具有重要意义。本文综述了国内外主要畜禽舍颗粒物质量浓度分布规律和排放特征,总结了畜禽养殖设施颗粒物控制技术与装备研究发展现状,分析了不同控制技术的主要特征及颗粒物去除效率,对于了解不同畜禽饲养系统颗粒物排放特征,选择最佳的颗粒物控制技术措施具有重要参考意义。     

基于代谢笼试验的鸡粪中雌激素排放特征研究

为研究集约化养殖禽类粪便中雌激素的排放特征,以四川省某养殖场的肉鸡为研究对象,采用代谢笼采样方式采集4个季节的粪便样品,用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法(SPE-UHPLC-MS/MS)检测粪便样品中6种雌激素的含量。结果表明:肉鸡粪中6种雌激素E1、17α-E2、17β-E2、E3、17α-EE2和DES的检出率分别为100%、81%、91%、65%、22%和18%,含量范围分别为4.51~1321.55、ND~269.23、ND~307.62、ND~60.35、ND~12.18μg·kg^?1和ND~10.31μg·kg^?1,E1和17β-E2是肉鸡粪中主要的雌激素。采用雌二醇当量(EEQ)评估肉鸡粪中雌激素活性,所有样品EEQ的范围为10.80~1080.22μg·kg^?1,6种雌激素对EEQ贡献值由大到小依次为E1>17β-E2>17α-E2>E3>17α-EE2>DES,每羽肉鸡通过粪便排放雌激素的日平均总量为43.75μg·d^?1,EEQ为28.66μg·d^?1。差异显著性分析结果显示,同一养殖场饲养肉鸡的粪便中雌激素含量无显著差异,但不同批次的肉鸡粪便中雌激素的种类和含量均存在显著差异,即夏季和秋季饲养批次肉鸡粪便中雌激素含量高于春季和冬季饲养批次,表明即使在相同品种、相同喂养方式下,不同季节喂养的肉鸡雌激素分泌与排放量也存在较大差异。因此,在研究家禽粪便雌激素排放负荷时,应充分考虑采样时间对结果的影响。     

Nuclear decay techniques in ion chemistry

The spontaneous decay of chemically bound radioactive atoms affords a route to ions of well-defined structure and charge location, free of counterions. The nuclear nature of the ionization process makes it insensitive to environmental effects, so that exactly the same charged species can be generated, and its reactivity investigated, in widely varying media, from low-pressure gases to liquids and solids. Techniques based on nuclear decay are used in studies of the production of otherwise inaccessible species, the structural characterization of free ions, and the comparative evaluation of their reactivity in different environments, in particular, gas phase and solution.     

Evidence of estrogen receptors in normal human osteoblast-like cells

In seven strains of cultured normal human osteoblast-like cells, a mean of 1615 molecules of tritium-labeled 17 beta-estradiol per cell nucleus could be bound to specific nuclear sites. The nuclear binding of the labeled steroid was temperature-dependent, steroid-specific, saturable, and cell type-specific. These are characteristics of biologically active estrogen receptors. Pretreatment with 10 nanomolar estradiol in vitro increased the specific nuclear binding of progesterone in four of six cell strains, indicating an induction of functional progesterone receptors. RNA blot analysis demonstrated the presence of messenger RNA for the human estrogen receptor. The data suggest that estrogen acts directly on human bone cells through a classical estrogen receptor-mediated mechanism.     

我国城镇污水厂特征分析及发展趋势

随着我国政府不断加大对环境保护的力度,我国城镇污水处理厂数量呈现逐年增加的趋势,2008年之后增长迅速。我国污水处理厂工艺使用最多的主要有氧化沟、A/A/O以及活性污泥工艺,市场占比分别为30.50%、16.20%和9.50%,工艺分布具有明显的地域性。城镇污水处理厂中,设计规模为1万～5万t/d的占50%以上,小规模化将是未来发展趋势之一。随着污水厂数量逐渐增多并达饱和后,势必要在提高出水水质上做出努力,同时伴随而生的污泥问题也日益严峻。因此,需结合提升污染物排放限值的手段和污泥处理处置技术,将污水、污泥处理处置共同推进。     

Saccharomyces cerevisiae produces a yeast substance that exhibits estrogenic activity in mammalian systems

Partially purified lipid extracts of Saccharomyces cerevisiae contain a substance that displaces tritiated estradiol from rat uterine cytosol estrogen receptors. The yeast product induces estrogenic bioresponses in mammalian systems as measured by induction of progesterone receptors in cultured MCF-7 human breast cancer cells and by a uterotrophic response and progesterone receptor induction after administration to ovariectomized mice. The findings raise the possibility that bakers' yeast may be a source of environmental estrogens.     

石化工业园区恶臭污染防治措施探讨

石化工业是恶臭污染的重点行业之一,其装置区、存储区和污水处理厂是主要的恶臭污染源。根据石化工业园区的恶臭污染源分布及恶臭物质种类特点,着重对石化工业园区内各类主体装置、存储区和污水处理厂恶臭的排放节点、恶臭物质和污染防治措施进行分析和探讨,以期对石化企业治理恶臭、改善环境有所帮助。     

Sequence and expression of human estrogen receptor complementary DNA

The mechanism by which the estrogen receptor and other steroid hormone receptors regulate gene expression in eukaryotic cells is not well understood. In this study, a complementary DNA clone containing the entire translated portion of the messenger RNA for the estrogen receptor from MCF-7 human breast cancer cells was sequenced and then expressed in Chinese hamster ovary (CHO-K1) cells to give a functional protein. An open reading frame of 1785 nucleotides in the complementary DNA corresponded to a polypeptide of 595 amino acids and a molecular weight of 66,200, which is in good agreement with published molecular weight values of 65,000 to 70,000 for the estrogen receptor. Homogenates of transformed Chinese hamster ovary cells containing a protein that bound [3H]estradiol and sedimented as a 4S complex in salt-containing sucrose gradients and as an 8 to 9S complex in the absence of salt. Interaction of this receptor-[3H]estradiol complex with a monoclonal antibody that is specific for primate ER confirms the identity of the expressed complementary DNA as human estrogen receptor. Amino acid sequence comparisons revealed significant regional homology among the human estrogen receptor, the human glucocorticoid receptor, and the putative v-erbA oncogene product. This suggests that steroid receptor genes and the avian erythroblastosis viral oncogene are derived from a common primordial gene. The homologous region, which is rich in cysteine, lysine, and arginine, may represent the DNA-binding domain of these proteins.     

甘肃南部曼地亚红豆杉引种抗寒性研究

分别以甘肃南部酸性土壤和碱性土壤条件下5年生曼地亚红豆杉为材料,从低温半致死温度(LT50)、自由水和束缚水含量等生理指标研究了曼地亚红豆杉在自然降温过程中抗寒力的变化,实验表明:曼地亚红豆杉低温半致死温度在自然降温过程中均随着气温的降低而降低,与采样前半月平均最低温度显著线性相关,酸性土壤条件下束缚水含量、束缚水与自由水比值均明显高于碱性土壤条件;酸性土壤比碱性土壤条件下的红豆杉低温耐受力提高1.7℃,连续15d环境最低温平均值为-6.16℃时,曼地亚红豆杉功能叶的半致死温度在-15.51~-17.12℃之间。     

排放管控前后电子垃圾回收区农业土壤中PBDEs时空分布变化动态

为探明排放强度得到控制后,多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)在典型电子垃圾回收区农业土壤中的时空分布变化特征及其迁移转化情况,根据2010年本课题组布置的采样点进行二次布点,于2017年8月在贵屿及周边区域采集了74份土壤样品,共测得55种PBDEs浓度数据。利用主成分分析、Pearson相关分析解析了55种PBDEs的潜在来源;通过与2010年所测数据对比,利用地理信息系统(GIS)研究区域土壤中PBDEs的时空分布变化特征;以BDE209为例,建立环境多介质逸度模型模拟其在介质间迁移转化的动态。结果表明:一到十溴联苯醚的几何平均浓度范围为0.08～42.27 ng·g~(-1),相比于2010年的0.03～230.00 ng·g~(-1),最大值明显降低;源解析结果显示,贵屿农业土壤可能仍受商用五、十溴联苯醚工业品影响,且该地区的PBDEs的降解过程可能为一个逐步、连续的脱溴反应;PBDEs时空分布特征显示,从2010年到2017年间,一溴联苯醚在研究区域土壤内浓度呈增加趋势,污染均匀扩散到全研究区,其他溴代的PBDEs浓度多以贵屿镇为中心显示岛状分布向周围扩散并呈下降趋势;多介质逸度模型模拟结果表明BDE209在研究区域中主要汇集于土壤和沉积物中,且其消失途径以土壤降解为主;通过一溴联苯醚储量估算,其在贵屿地区一年间(2020年)的新增储量保守估算仍有0.42 t。本研究表明,排放强度得到控制后,土壤中PBDEs的最主要组分BDE209及其他高溴代PBDEs会逐级脱溴降解为低溴代PBDEs,最终转化为一溴联苯醚(BDE1、BDE2、BDE3),已有研究证实其具有生物毒性,目前对人类的毒理学研究尚为空白,应该引起足够的关注。