微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究.docx
- 文档编号:27941547
- 上传时间:2023-07-06
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:29.04KB
微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究.docx
《微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究
微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤的研究
华中科技大学
硕士学位论文
微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究
姓名:
巫丰宏
申请学位级别:
硕士
专业:
劳动卫生与环境卫生学
指导教师:
吴志刚
20080501华中科技大学硕士学位论文
?
微囊藻毒素与饮用水有机提取物联合致DNA损伤研究
巫丰宏
导师:
吴志刚教授
摘要
自20世纪70年代以来,关于人工合成有毒有机物的研究在世界范围内逐渐兴
起,饮用水水源中有毒有机物污染的监测和控制已成为工业国家的环境卫生领域的
研究热点。
目前全球合成有机物的总量已达2.5亿吨,种类增加到700多万种,而且
还在以每年数千种的速率在增长,这其中估计有1万多种有机物已经并正在通过各
种途径特别是工业污染物经水体排放而进入环境中,而这其中又有很多为有毒的有
机物,尤其是一些具有致癌、致畸、致突变作用的“三致”有机毒物。
这些合成的
有机物不易被微生物降解,容易在环境中积累和扩散,有的则通过饮用水途径直接
进入人体内,已经对人类的健康构成了严重的危害。
但由于水中的微量有机物种类
繁多,含量低通常在?
g/L或ng/L数量级,一般检测方法的灵敏度达不到要求,不
易直接检测,要得到准确的测定结果,除需要灵敏度、精密度高的测定仪器和先进
的数据处理系统外,通常需要高效的富集技术。
大孔吸附树脂是20世纪70年代发
展出来的一种具有多孔立体结构人工合成的新型聚合物吸附剂。
理化性质稳定,不溶
于酸、碱及有机溶媒,对有机物有浓缩、分离的作用,且不受无机盐类及强离子、低
分子化合物的干扰。
大孔吸附树脂具有吸附力强、富集倍数高、可再生、污染少等
特点,可富集水环境中?
g/L级甚至ng/L级痕量有机物,因而被广泛应用于富集水中
微量有机化合物。
随着湖泊富营养程度的加剧而产生的藻类“水华”algalbloom危害己引起世界
各国环境科学家的重视,其中最大的危害之一是由有毒藻类繁殖而引起的水体藻毒
素污染。
在所有的藻毒素中,由铜绿微囊藻产生的微囊藻毒素microcystins,MCs
是分布最广且对人体危害最大的一类藻毒素。
微囊藻毒素是一种很强的大田软海绵
?
国家科技部十一五支撑计划项目NO.2006BAI19B02III华中科技大学硕士学位论文
酸类型的促癌剂,可诱导肝细胞毒性和强促癌活性。
流行病学资料表明,在我国一
些原发性肝癌高发地区,饮用塘沟水的人群肝癌发病率是饮用深井水人群的8倍,
而在这些塘沟水中检出大量的MCs。
国内施玮等利用彗星试验研究发现,在不引起
细胞毒性的剂量下,微囊藻毒素-LR能在HL-7702细胞中造成剂量依赖的DNA损伤,
说明其可能具有直接遗传毒性,即具有直接损伤遗传物质DNA的作用。
饮用水中混合有机提取物已经被证明对细胞具有损伤作用,可以导致细胞的氧
化损伤,DNA链的断裂,还可以诱导细胞癌基因和抑癌基因的表达异常,具有致突变
性。
国内已有有学者研究表明,常规净水工艺对藻毒素的去除作用有限,而且经加
氯消毒后,有毒藻类细胞破裂死亡后可能会释放出更多的藻毒素,因此,现实中藻
毒素与饮用水中的各种有机污染物和氯化消毒副产物是可以同时存在的,可能会导
致饮用水的致突变性和潜在致癌风险进一步增加。
因此,对于涉及饮用水卫生安全
的研究不应仅局限在单一毒物危害的方面,而应考虑其中可能的联合增强毒性作用。
本研究选用了XAD系列大孔吸附树脂中有代表性的XAD-2、XAD-8树脂,以及
自行配制的1比1体积XAD-2/8混合树脂,测定和比较这三种不同类型树脂对饮用水中
有机污染物的静态吸附率以及动态吸附曲线;对这类型树脂的吸附富集性能进行较
为系统的研究。
并采用树脂固相萃取饮用水中微量有机物的富集技术,利用色谱-质
谱联用分析技术GC-MS对武汉汉江水源饮用水中的有机物种类进行测定分析。
同
时,运用单细胞凝胶电泳实验SCGE,以代谢酶较为完整的人肝肿瘤(HepG2)细
胞为受试细胞,研究微囊藻毒素MC-LR与饮用水混合有机提取物联合致HepG2细胞
DNA的损伤作用,运用析因分析方法探讨其中可能的联合作用类型。
本论文由三部分组成:
第一部分大孔吸附树脂对饮用水有机污染物的吸附性能研究
选用了XAD系列大孔吸附树脂中有代表性的XAD-2、XAD-8树脂,以及自行配
制的1比1体积XAD-2/8混合树脂,采用紫外分光光度计,以水样在254nm波长下测定
的紫外吸光度UV来指示水样中的有机物浓度;利用水样吸附前后在254nm波长
254
下紫外吸光度的差异来表示树脂的吸附效果。
测定和比较这三种不同类型树脂对饮
用水中有机污染物的静态吸附率以及动态吸附曲线;对这类型树脂的吸附富集性能
IV华中科技大学硕士学位论文
进行较为系统的研究。
结果显示:
XAD-2、1比1体积XAD-2/8混合树脂以及XAD-8
树脂的静态吸附率分别为75.77%、58.76%和32.61%;XAD-2树脂动态吸附效率整体
上要优于混合树脂及XAD-8树脂,而混合树脂的动态吸附效率介于XAD-2及XAD-8
树脂之间。
同时,过柱流速越低,树脂对有机物的吸附效率越高;且随着过水体积
的增大,树脂的吸附效能降低,并逐渐趋于平稳状态。
当末梢水中非极性有机物居
多时,XAD-2树脂的吸附效率优于另外的两种类型树脂。
但当富集水样体积较大时,
混合树脂的吸附效能最佳。
实验中发现XAD-2非极性树脂吸附的有机物的量较多,大
于1比1体积XAD-2/8混合树脂以及XAD-8极性树脂,可能这也与饮用水中非极性有机
物的含量较高有关。
在树脂吸附有机物的种类上,XAD-2树脂、混合树脂及XAD-8
树脂所富集到的有机物种类分别为77种、155种和107种,表明混合树脂在吸附有机
物的种类上优于单种树脂。
第二部分武汉汉江水源饮用水中有机物GC-MS鉴定和分析
使用XAD系列大孔吸附树脂,采用树脂固相萃取饮用水中微量有机物的富集技
术,利用色谱-质谱联用分析技术GC-MS对武汉汉江水源的饮用水中的有机物种类
进行测定分析。
结果显示:
XAD-2树脂、混合树脂及XAD-8树脂所富集到的有机物
种类分别为77种、155种和107种。
同等条件下,XAD-2树脂吸附有机物量多,而
XAD-8树脂吸附的有机物种类较全,将极性和非极性树脂混合更适于吸附水体全有
机物;当需要富集水样中较多的非极性有机物时,XAD-2非极性树脂的吸附能力优
于XAD-8(极性)和XAD-2/8混合树脂。
而对大体积水样而言,若要同时兼顾吸附
有机物的量和种类时,则使用XAD-2/8等比例混合树脂并增大水样体积的吸附效能
则最佳。
此次GC-MS测定中,以武汉汉江为水源的饮用水中一共检出155种有机物。
饮用水中有毒有机物以苯二羧酸类、邻苯二甲酸酯酞酸类和脂肪酸类为主。
第三部分微囊藻毒素MC-LR与饮用水有机提取物联合致HepG2细胞DNA损伤
运用单细胞凝胶电泳实验SCGE,以代谢酶较为完整的人肝肿瘤HepG2细胞
为受试细胞,研究微囊藻毒素MC-LR与饮用水混合有机提取物联合致HepG2细胞
DNA的损伤作用。
结果发现:
130ml/mL混合有机物单独染毒剂量下,HepG2细胞
的Olive尾矩值与正常对照组无显著性差异P值为0.1426;而当藻毒素MC-LR的染毒
V华中科技大学硕士学位论文
剂量增加时,HepG2细胞的Olive尾矩值逐渐增大,呈明显的剂量-依赖关系;2各
剂量的藻毒素与混合有机物联合染毒时,随着藻毒素浓度的增加,联合染毒组的
HepG2细胞的Olive尾矩值逐渐增大;各联合染毒组与混合有机物单独组相比,随着
藻毒素浓度的增加,联合染毒组与混合有机物单独组的Olive尾矩值差异的显著性逐
渐增加。
混合有机物与低浓度藻毒素的联合染毒组与单独混合有机物组相比Olive尾
矩值没有显著性差异P值为0.9299,混合有机物与中、高浓度藻毒素的联合染毒组
与单独混合有机物组相比Olive尾矩值出现显著性差异P值均小于0.0001。
同样,各
联合染毒组与正常组相比,随着藻毒素浓度的增加,Olive尾矩值差异的显著性也逐
渐增加。
这一结果提示藻毒素MC-LR与混合有机物在致HepG2细胞DNA损伤的影响
方面存在联合作用。
3藻毒素与混合有机物联合染毒组与相对应的各剂量藻毒素单
独组相比,与低、中剂量藻毒素单独组相比Olive尾矩值无显著性差异,与藻毒素的
高剂量单独组相比均有显著性差异。
4运用析因分析统计学方法研究藻毒素MC-LR
与混合有机提取物联合作用类型,发现饮用水混合有机提取物与藻毒素两种物质之
间存在协同作用,藻毒素可以极大的增强饮用水混合有机提取物的致DNA的损伤作
用。
【关键词】大孔吸附树脂富集饮用水有机提取物气相色谱-质谱联用
微囊藻毒素单细胞凝胶电泳DNA损伤联合作用VI华中科技大学硕士学位论文
StudiesonthecombinedeffectofDNADamageinducedby
microcystinsandorganiccompoundsextractedfromdrinking
water
MasterCandidate:
FenghongWu
Supervisor:
ProfessorZhigangWu
Abstract
Sincethe1970s,theresearchonSynthetictoxicorganiccompoundshasbecomeahot
topicaroundtheworld.Themonitoringandcontrollingoftoxicorganiccompoundsinthe
drinkingwaterhasbecomeahotspotofresearchfieldofenvironmentalhealthinthe
developedcountries.Inthepresent,thequantityofSyntheticorganiccompoundshas
amountedto250millionton.Theamountofvarietyoforganiccompoundshasbeen
increasingto7million,anditsamountkeepsonincreasingbythevelocityofthousands
peryear.Itwasestimatedthattenthousandsorganiccompoundsespeciallytheindustrial
pollutantshasreleasedtotheenvironmentthroughwaters.andsomeoftheseorganic
compoundsaretoxic,whichcaninducecancer、mutationandteratogenicity.Theseorganic
compoundsaredifficulttodegradationbythemicroorganisminnature,buttheyareeasy
tocumulateandspreadintheenvironment.Someofthesecanevengetintohumanbody
directlythroughdrinkingwater.Becauseofthevarietiesoforganiccompoundsanditslow
concentration?
g/L,ng/Lindrinkingwater,itisdifficulttobedetectedandmonitoredby
usingordinarydetectingdevicesandequipments.Inordertodetecttheseorganic
compounds,besidessomehighsensitivityandaccuracyequipments,wealsoneedthehigh
efficientenrichingtechnique.MacroporousadsorptionResinisakindofResinswhich
developedfrom1970s.ThisResinisanewtypeofPolymerAbsorbentwhichcontains
three-dimensionalporousstructure.ItshasstablePhysicalandchemicalpropertiesand
Resinisallowedtouseinacid、AlkaliandOrganicSolvent.ThisResincanconcentrateVII华中科技大学硕士学位论文
andseparatespecifickindsoforganiccompoundsbutdonotbeinterferedbythemineral
saltandLow-molecular-weightcompounds.MacroporousadsorptionResinhasstrong
adsorptioncompetenceandhighEnrichmentmultiples.ItcanbeRegeneratedandless
pollution.Itiswidelyusedinenrichingorganiccompoundsfromwatersforitswell
performanceWiththeincreasingeutrophicationoflakes,thehazardcausedbyalgalbloomhas
beenconcernedbymanyenvironmentalscientistsaroundtheworld.Themostpartof
thesehazardsiscyanobacterialToxinpollutioncausedbythetoxicalgalInallkindsof
algalToxins,microcystinstoxinthatinducedbymicrocystisaeruginosaisthemostwidely
spreadintheworldandbringabouthugedamagetothehealthofhumanbodymicrocystinsisonekindofDaejeonsoftspongeacidwhichcaninducecancer.Ithasbeen
reportedasliverspecifictoxinsanditmightalsobetumorinitiators.Accordingtosome
epidemiologicalreports,microcystinsareoneoftheriskfactorsforthehighincidenceof
primarylivercancerincertainareasofChina,wherepeoplehaveconsumedpond-ditch
watercontaminatedwithblue-greenalgae.Thesepeoplehave8timeprimarylivercancer
incidencerateashighasthepeoplewhodrinkdeepwellwater.ShiWeifoundthat
microcystinscaninducedosedependentDNAstrandbreaksincelllineHL-7702byusing
cometassayunderthedosewhichdonotinducecytotoxicity.Thismaysuggestthat
microcystinshavegenetoxicityandmightcauseDNAdamageMixedorganiccompoundsextractedfromdrinkingwaterhavebeenprovethatitcan
causeDNAdamageandOxidativedamageevenDNAstrandbreaks.Italsocaninducethe
abnormalexpressionofoncogeneandanti-oncogene.Someresearchmadebydomestic
specialistshasshowthatregularwatertreatmenttechniquecannoteliminatemicrocystins
completely.Inaddition,byusingtheChlorinationtodisinfection,itmightleadtothe
deathofmicrocystisaeruginosaandresultinreleasingmoreandmoremicrocystinsTherefore,itispossiblethatmicrocystisandorganiccompoundswouldbringabout
combinedeffect.Andthiscanincreasedthepotentialriskofincidenceoftumor.So,the
researchonsafetyofdrinkingwatershouldconsiderthepossiblecombinedeffectofVIII华中科技大学硕士学位论文
variabletoxinsratherthanfocusonthehazardofsingletoxin
Thisstudyaimtomeasureandcomparethestaticadsorptionrateanddynamic
adsorptioncurveamongXAD-2、XAD-8andmixed-Resinoftwoforresearchingthe
propertyofResintoabsorbandconcentrateorganicpollutantsfromdrinkingwater.Using
solidextractiontechniqueandGC-MStodetectandanalyzethevarietyoforganic
compoundsextractedfromHanJiangRiver.Inaddition,usingsinglecellgel
electrophoresistoexploretheeffectofDNAstrandbreaksinducedbymicrocystinsand
organiccompoundsincelllineHepG2,andthisstudyalsoapplythefactorialanalysisto
explorethepossibletypeofcombinedeffectinthisexperimentThispaperisconsistedofthreeparts:
PartI:
theresearchonthepropertyofmacroporousadsorptionResintoabsorband
concentrateorganicpollutantsfromdrinkingwater
Thisstudyaimtomeasureandcomparethestaticadsorptionrateanddynamic
adsorptioncurveamongXAD-2、XAD-8andmixed-Resinoftwoforresearchingthe
propertyofResintoabsorbandconcentrateorganicpollutantsfromdrinkingwater.To
measuretheopticdensityODofwatersamplebyusingultravioletspectrophotometerat
thewavelengthof254nm.ThemeasurementofODisusedtoindicatetheconcentrationof
organicpollutantsindrinkingwater,andtodemonstratetheadsorptioncompetenceof
Resinbyanalyzingthedifferenceofmeasurementbetweenabsorbedandpre-absorbedTheresultshowthat:
ThestaticadsorptionrateofXAD-2、XAD-8andmixed-Resinof
twois75.77%、58.76%and32.61%respectively.Andthedynamicadsorptioncurveof
XAD-2ResinissuperiortootherResins;theamountoforganiccompoundsenrichedby
XAD-2Resinislargerthanothertwo
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微囊藻 毒素 饮用水 有机 提取物 联合 DNA 损伤 研究