有机污染物与重金属络合物的超分子识别及其生物有效性与典型环境过程评估

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41171382
项目类别：
面上项目
资助金额：
65.0万
负责人：
蔡喜运
依托单位：
大连理工大学
学科分类：
D0708.生态毒理学
结题年份：
2015
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2015-12-31

项目参与者：
潘玉珍；李彦龙；唐颖；薛伟锋；孙艳；夏婷婷；张雨；夏春龙；李昂；
关键词：
环境过程复合污染络合物环糊精生物有效性

项目摘要

环境中有机化合物与重金属复合污染特征日趋明显，其中许多有机污染物可作为有机配体络合重金属离子。它们生成的络合物难以被常规技术实现分离和分析，限制了该类复合污染物的环境过程和生物有效性研究。本项目基于环糊精的超分子识别效应，辨析环糊精对有机污染物、铜离子及其络合物的差异性包络机制，进而筛选环糊精功能材料，用于复合污染物的吸附薄层层析和柱层析，选择性分离污染物形态，并对污染物形态进行定性鉴定和定量测试。同时，开展络合物和复合污染物的生态毒理和典型环境过程研究，以阐明有机污染物与铜离子络合物的环境特性和生物有效性。本研究引入的环糊精功能材料，不仅可获得络合物样品，突破该类复合污染研究的技术瓶颈，还可为其他复合污染体系中污染物形态分析提供方法参考。此外，研究还可获得络合物生态毒理和环境过程的基础资料，将更为准确地揭示典型环境体系中复合污染物的形态变化及环境风险演变趋势。

结项摘要

环境中有机物和重金属复合污染特征日趋明显，其中许多有机污染物可作为有机配体与重金属离子发生络合作用，络合作用可能会改变污染物和重金属的毒性效应和环境过程。然而，常规技术难以实现对络合物分离，限制了复合污染物的环境过程和生物有效性研究。我们基于环糊精超分子识别作用，筛选了环糊精聚合物材料，实现了对络合物的选择性分离，评估了络合作用对复合污染物的生物有效性和环境过程的影响。. 我们采用相溶实验，证实了环糊精能与有机污染物形成包合物，并通过FTIR测试及量子化学计算等手段明确了包合物的结构。采用光谱分析技术，证实了有机污染物能与重金属形成络合物，联合FTIR测试和量子化学计算明确了络合物的结构。我们选取了包合位点和络合位点重复或相邻的土霉素、苯线磷等污染物，发现了铜离子络合增强了环糊精对土霉素的吸附性能，通过FTIR、TEM/EDS等测试发现原因是金属络合增强了环糊精对污染物的包合作用，证实了环糊精具有选择性吸附络合物的能力。制备了不同结构的环糊精聚合物功能材料(CDPs)，发现了CDPs可选择性吸附和固定特定的土霉素形态，揭示了CDPs 对 OTC 形态识别吸附机制，主要包括孔填充、CD 包合和网捕作用。基于 CDPs 形态识别吸附机制，筛选了对络合物吸附能力最强的β-γCD，实现了对络合物的选择性吸附与分离。. 开展了土霉素等与铜离子混合体系的发光菌和绿藻急性毒性测试，发现不考虑络合作用，混合体系的联合毒性随混合物比例及受试生物种类变化而变化，类型包括协同、拮抗和部分相加作用；考虑络合作用，联合毒性表现为相加作用，其中络合物的毒性最强，且对混合体系的毒性起主要贡献，表明忽略络合作用不能准确评估有机污染物金属复合物的联合毒性。通过测试混合体系对藻细胞通透性的影响，发现了络合作用增强了有机-金属混合体系的细胞通透性，即生物有效性。通过土壤吸附性能和降解性能测试，发现络合作用提高了污染物和重金属的土壤吸附性能；金属络合降低了有机污染物的土壤降解性能和光降解性能，酶活性测试显示铜离子络合抑制了土壤脱氢酶活性和磷酸酶活性。表明络合作用增加了污染物的环境残留。. 综上，我们利用环糊精聚合物实现了对复合污染物的选择性分离，评估了络合作用对复合污染物的毒性效应、土壤吸附性能和降解性能的影响，达到了课题的预期目标。