DEHP的污染现状及生物降解研究进展

2017-03-05 16:25李方方王洋洋
河南科技 2017年13期
关键词:邻苯二甲酸毒性菌株

李方方 王洋洋

(河南大学环境与规划学院,河南 开封 475004)

DEHP的污染现状及生物降解研究进展

李方方 王洋洋

(河南大学环境与规划学院,河南 开封 475004)

邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)具有可塑性好、弹性高等优点,被广泛应用于多种产品中,但同时,其也是一类较难降解的有机污染物。本文总结了DEHP的污染现状和毒性效应,以及DEHP的生物降解研究进展,包括细菌、真菌、藻类以及菌株间的组合或复合菌群对DEHP的降解效果。

DEHP;环境污染;生物降解

邻苯二甲酸二异辛酯(Di(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)是应用最为广泛的邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters,PAEs)之一,具有可塑性好、弹性高等优点,大多被用于生产高分子聚合物,如聚氯乙烯(PVC)等,少数被用于生产粘合剂、化妆品、玩具、香水、医疗产品、装修材料、喷发剂和润滑油等产品[1]。但多数研究证明:DEHP具有较强的毒性,严重威胁人体健康和环境,其降解问题已成为学者们研究的重点。

1 DEHP的污染现状

1.1 大气中的DEHP

PAEs主要通过塑料产品中增塑剂的挥发、塑料垃圾焚烧等进入大气,一般烷基链长度低于6个碳原子的PAEs在大气中主要以蒸汽状态存在,而烷基链较长的PAEs主要以气溶胶状态存在。分子量较高的DEHP主要附着在悬浮颗粒物中进而对大气产生污染。一般情况下,室内空气中的PAEs含量高于外界环境中的PAEs含量。国伟林[2]等学者通过研究济南东郊塑料大棚内外空气中PAEs的含量发现,大棚外DEHP含量为36ng/m3,而大棚内DEHP含量为340~760ng/m3,塑料大棚内部DEHP含量明显高出外界空气许多;刘玲玲[3]等发现天津市DEHP含量日均值为155.55~283.48ng/m3,超出DEHP控制标准的数百倍。

1.2 水体和沉积物中的DEHP

PAEs对水体产生污染的途径主要有工业污染源的排放、垃圾渗滤液的渗透、雨水淋洗等。国内外研究显示,已经在多种水体中检测到PAEs的存在,Adeniyi[4]等学者通过对非洲尼日利亚河流的调查发现,水体和河流底泥内DEHP含量分别为255~390μg/L和20~820μg/kg;Wang[5]等学者调查发现:工业废水、井水、池塘水中DEHP的平均浓度分别为42.43、14.20、135.68μg/L,均超过了地表水标准值。此外,其在松花江流域某自来水厂[6]中也检测到了DEHP的存在。

1.3 土壤中的DEHP

土壤内PAEs的来源主要为农用塑料薄膜的使用、农田污水灌溉和塑料制品的堆放等,Hu[7]等学者通过对中国23个土壤样品的调查发现,23个土样内均含有DEHP,且其含量较高。由于大量使用塑料薄膜,我国土壤内DEHP含量均较高,山东济南[8]和浙江杭州[9]温室土壤内DEHP含量分别为1.96、1.48mg/kg。李彬[10]等通过对中山市农业区域土壤和农产品内PAEs的调查发现,在菜地、稻田、果园地内DEHP平均含量分别为0.18、0.11、0.07mg/kg,在蔬菜、水稻、水果内分别为0.27、0.07、0.21mg/kg。

1.4 产品中的DEHP

王立强[11]等调查了55种化妆品内的PAEs含量,发现48种化妆品内含有DEHP,其平均浓度为0.059μg/mL。此外,食品在加工运输和包装过程中均会受到PAEs的污染,在牛奶、肉类、鱼类和酒中均检测出DEHP的存在[12]。同时,DEHP还被应用于医疗产品中,医疗器械、血液储存袋、注射器等均是人们接触DEHP的重要来源[13]。大量研究还发现,人体内也含有不同浓度的DEHP。孙卓如[14]等通过对哈尔滨市252个新生儿进行调查发现,250个新生儿脐带血内含有DEHP。

2 DEHP的毒性

大量实验证明,DEHP具有生殖毒性、免疫毒性、“三致性”和内分泌干扰毒性等。刘特[15]研究了DEHP对青春期雌性大鼠下丘脑-垂体-卵巢轴的毒性作用,发现DEHP可通过干扰下丘脑-垂体-卵巢轴的内分泌调节,对大鼠产生生殖毒性。Rusyn[16]等将大鼠和小鼠长期暴露于DEHP中发现,小鼠肝细胞癌发生率明显增加。Uren-Webster[17]等发现暴露于高浓度DEHP下会减少成年斑马鱼的精子数量,降低雌性卵细胞的受精能力。目前,DEHP对人类健康影响的研究相对较少,徐廷云[18]等通过对苏州地区的84位不孕男性和32位正常男性的精液进行调查发现,不孕男性体内DEHP含量明显高于正常男性。吴皖珂[19]检测了孕妇血清中邻苯二甲酸单酯的含量,发现MEHP的检出率为100%。

3 DEHP的生物降解

DEHP在自然界中的降解分为生物降解和非生物降解,但非生物降解是其在环境中降解的主要途径。目前,已发现大量可以降解DEHP的细菌菌株,如戈登氏菌[13](Gordoniasp.)、红球菌[20](Rhodococcus sp.)、芽孢杆菌[21](Bacillussp.)、不动杆菌[22](Acinetobacter sp.)等,它们均可以对DEHP产生较好的降解效果,不动杆菌SN13在5d内可将100mg/L DEHP降解90%以上[22],红球菌WJ4在7d内对200mg/L DEHP降解率为96.4%左右[20]。相比细菌,关于真菌降解DEHP的研究相对较少,Pradeep[23]等发现三种真菌,即Aspergillus parasiticus、Fusarium subglutinans和Penicium funciulosum均可将DEHP降解99%以上。Chai[24]等从农田土壤中筛选出14种可以降解DEHP的真菌,其中,3种镰孢菌可将40mg/L DEHP降解98%以上。藻类对DEHP也具有一定的降解能力,迟杰[25]等发现铜绿微囊藻可将0.4mol/L DEHP降解36%左右;李金娟[26]研究了小球藻对DEHP的降解效果,发现144h内小球藻对湖水和营养液中DEHP的降解率分别为31.3%和54.2%。但目前,大多数研究都是关于纯菌株对DEHP的降解效果,研究发现:与纯菌株相比,菌株组合或菌群有更加稳定的群落结构和抗冲击能力,可以增强其在不同环境中的生存能力和对DEHP的降解效率。王天竹[27]发现复合菌群WTZ对DEHP的降解率比单一菌株的降解率都要高;秦华[28]等研究了两株细菌和一株真菌对DEHP的降解效果,发现三种菌株同时作用时对DEHP的降解效果更佳。

4 结语

目前,中国、美国和欧盟等都对DEHP设置了限制使用标准,但因其价格低廉且易加工,在实际生产过程中仍然被广泛使用,生活中大量产品内DEHP含量仍超标,因此,当前的研究重点一方面应该放在如何使DEHP与塑料间连接更加紧密,不会轻易脱离开来;另一方面,应该研究如何高效降解环境中的DEHP,减少其对环境的污染。目前,生物降解是降解DEHP的主要途径,但现阶段的研究主要仍在实验室内,如何将实验室的研究结果应用于实际,仍是需要关注的一个重要问题。

[1]Yuwatini E,Hata N,Kuramitz H,et al.Effect of saltingout on distribution behavior of di(2-ethylhexyl)phthalate and its analogues between water and sediment[J].SpringerPlus,2013(1):422.

[2]国伟林,王西奎.城区大气和塑料大棚空气中酞酸酯的分析[J].环境化学,1997(4):382-386.

[3]刘玲玲,姬亚芹,王嘉珺,等.天津市1月份大气PM10中酞酸酯的污染[J].安全与环境学报,2011(1):136-139.

[4]Adeniyi A A,Okedeyi O O,Yusuf K A.Flame ionization gas chromatographic determination of phthalate esters in water,surface sediments and fish species in the Ogun river catchments,Ketu, Lagos,Nigeria[J].Environmental monitoring and assessment,2011(1):561-569.

[5]Wang Q,Wang L,Chen X,et al.Increased urinary 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine levels in workers exposed to di-(2-ethylhexyl)phthalate in a waste plastic recycling site in China[J].Environmental Science and Pollution Research,2011(6):987-996.

[6]邵晓玲,马军,文刚.松花江流域某自来水厂中内分泌干扰物的调查[J].环境科学,2008(10):2723-2728.

[7]Hu X,Wen B,Shan X.Survey of phthalate pollution in arable soils in China[J].Journal of Environmental Monitoring,2003(4):649-653.

[8]Meng P R,Wang X K,Xu G T,et al.Determination and distribution of phthalate alkyl esters in soil in Jinan[J].Environ Chem,1996(5):427-432.

[9]Chen Y S,Luo Y M,Zhang H B,et al.Preliminary study on PAEs pollution of greenhouse soils[J].Acta Pedofil Sin,2011(3):518-523.

[10]李彬,吴山,梁金明,等.中山市农业区域土壤-农产品中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染特征[J].环境科学,2015(6):2283-2291.

[11]王力强,李荔群,吴岷,等.化妆品中酞酸酯物质测定及女性人群暴露评估[J].中国公共卫生,2014(4):478-481.

[12]贾廷辰.食品中常见的16种邻苯二甲酸酯类增塑剂迁移规律的研究[D].泰安:山东农业大学,2014.

[13]Nahurira Ruth.食碱戈登氏菌YC-RL2对邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯的生物降解研究[D].北京:中国农业科学院,2016.

[14]孙卓如,王艳梅,孟琪,等.哈尔滨市新生儿脐带血中邻苯二甲酸酯含量及其影响因素[J].中国工业医学杂志,2016(2):130-133.

[15]刘特.DEHP对青春期雌性大鼠下丘脑-垂体-卵巢轴的毒性作用及其机制[D].长春:吉林大学,2016.

[16]Rusyn I,Peters J M,Cunningham M L.Modes of action and species-specific effects of di-(2-ethylhexyl)phthalate in the liver[J].Critical reviews in toxicology,2006(5):459-479.

[17]Uren-Webster T M,Lewis C,Filby A L,et al.Mechanisms of toxicity of di(2-ethylhexyl)phthalate on the reproductive health of male zebrafish[J].Aquatic toxicology,2010(3):360-369.

[18]徐廷云,胡嘉波,高华生,等.不育男性精液中16种邻苯二甲酸酯类物质的检测与分析[J].临床检验杂志,2013(1):51-53.

[19]吴皖珂.孕妇血清邻苯二甲酸单酯水平与甲状腺功能关联研究[D].合肥:安徽医科大学,2014.

[20]Jun W,ZHANG M Y,Ting C,et al.Isolation and identification of a di-(2-ethylhexyl)phthalate-degrading bacterium and its role in the bioremediation of a contaminated soil[J].Pedosphere,2015(2):202-211.

[21]Quan C S,Liu Q,Tian W J,et al.Biodegradation of an endocrine-disrupting chemical,di-2-ethylhexyl phthalate,by Bacillus subtilis No.66[J].Applied microbiology and biotechnology,2005(6):702-710.

[22]Xu J,Lu Q,de Toledo R A,et al.Degradation of di-2-ethylhexyl phthalate(DEHP)by an indigenous isolate Acinetobacter sp.SN13[J].International Biodeterioration&Biodegradation,2017(117):205-214.

[23]Pradeep S,Benjamin S.Mycelial fungi completely remediate di(2-ethylhexyl)phthalate,the hazardous plasticizer in PVC blood storage bag[J].Journal of hazardous materials,2012(235):69-77.

[24]Chai W,Suzuki M,Handa Y,et al.Biodegradation of di-(2ethylhexyl)phthalate by fungi[J].Rep Nat’l Food Res Inst,2008(72):83-87.

[25]迟杰,董林林,李金娟.铜绿微囊藻对DBP和DEHP的富集和降解特性[J].天津大学学报,2006(12):1395-1398.

[26]李金娟.天然水体中普通小球藻对酞酸酯的富集与降解特性[D].天津:天津大学,2006.

[27]王天竹.高效降解DEHP复合菌群的构建及降解特性研究[D].长春:东北师范大学,2010.

[28]秦华,林先贵,尹睿,等.两株细菌与丛枝菌根真菌联合接种对红壤中DEHP降解的影响[J].土壤学报,2008(1):143-149.

Advances in Pollution Status and Biodegradation of DEHP

Li Fangfang Wang Yangyang
(College of Environment and Planning,Henan University,Kaifeng Henan 475004)

Di-(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP)is widely used in many kinds of products because of its good plasticity and high elasticity,but it is also a kind of organic pollutant which is difficult to degrade.This paper summarized the current and toxic effects of DEHP and the biodegradation of DEHP,including bacteria,fungi,algae and strains the effect of combination or complex flora on DEHP degradation.

DEHP;environmental pollution;biodegradation

X703.1

A

1003-5168(2017)07-0153-03

2017-06-01

李方方(1990-),女,硕士,研究方向:微生物修复。

猜你喜欢
邻苯二甲酸毒性菌株
植物根际促生菌Bacillus mycoides Gnyt1菌株生物学特性比较研究
菌株出马让畜禽污染物变废为宝
QuEChERS-气相色谱-质谱法测定植物油中16种邻苯二甲酸酯
应激宁小鼠急性毒性试验及亚慢性毒性试验
动物之最——毒性谁最强
苦豆子总碱对PC12细胞的毒性
青菜对邻苯二甲酸酯类物质的积累和代谢初探
产木聚糖酶菌株的筛选、鉴定及其酶学性质研究
ERK1/2介导姜黄素抑制STS诱导神经元毒性损伤的作用
邻苯二甲酸二丁酯的收缩血管作用及其机制