比较本地物种数据与非本地物种数据推导2,4-二氯苯酚对水生生物的预测无效应浓度外文翻译资料

 2022-03-27 07:03

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比较本地物种数据与非本地物种数据推导2,4-二氯苯酚对水生生物的预测无效应浓度

摘 要

二氯酚（2,4-DCP）作为一种重要的化工中间体，环境内分泌干扰物而被人所知，推导没有经过预处理的2,4-DCP对于预测无效应浓度（PNEC）的影响，主要由于慢性毒性数据不足及定位不准。在本研究中，毒性数据是从六个中国本土水生物种中测试。HC5（风险浓度为5%的物种）是基于构建物种敏感度分布曲线（SSD）计算所得，并与来自文献的非本土物种的毒性数据进行比较。无脊椎动物中，二氯酚（2,4-DCP）对于沼虾和河蚬生存无显著影响的浓度（NOECs）分别为0.05和1 mg/L，二氯酚（2,4-DCP）对青鱼，翘嘴红鲌和细鳞斜颌鲴等鱼类的生长浓度NOECs分别为0.10、0.20和0.40 mg/L。二氯酚（2,4-DCP）对于水生植物浮萍来说，NOEC以叶绿素浓度为1 mg/L为根据。最后PNEC通过使用SSD方法基于50%不同浓度范围在0.008和0.045 mg/L之间。因此在本地与外来物种之间HC5没有显著性差异。

关键词 二氯酚 慢性毒理 本地物种 物种敏感度分布 无影响浓度

1.引言

氯酚类化合物被广泛作为合成有机化合物和作为合成染料、农药或3rsquo;杀虫剂的中间体。氯酚通常是产生于工业废物和作为水环境中的直接污染物，它们经常被检测到。其中，二氯酚（2,4-DCP）是水环境中最丰富的氯酚。2,4-DCP通常被用来作为防虫剂，杀菌剂，防腐剂和在除草剂2,4-二氯苯氧乙酸酯的生产中，目前还没有直接的商业应用。它作为一种重要的化学中间体,从稀溶液中合成,作为造纸厂和化学工业产生的一个中间化合物并释放到环境。2,4-DCP是公认的第一水环境污染物在美国以及在中国，由于其对水生生物毒性过大，使得水生生物抵抗力下降，形成生物富集。

它也被称为一种内分泌干扰物（Zhang et al.，2008）。此外，据观察在人类和动物接触到2,4-DCP后会造成永久性的视力损伤或眼睛失明和上呼吸道的严重伤害（USEPA, 2000）。在英国, 2,4-DCP对于河流的危害浓度小于1mu;g/L (House et al., 1997)，在中国，其危害浓度范围从1.1到19 960 mu;g/L(Gao et al., 2008)。因此, 2，4-DCP对河口和沿海生态系统的有害影响和生态风险引起了相当大的关注。

化学品的生态风险评估重要的一步是确定生态系统所能保护的最大浓度,即预测无效应(PNEC)浓度。PNECs通常来源于实验室中的毒性试验(特别是慢性)，在有限数量的物种上有明确定义的使用协议。尽管大量的毒性数据的2,4 - DCP可以在鱼、水蚤、藻类中得到, 由于高额投资使得很少有人在一些对环境的不利影响的慢性实验基础上进行长期测试,尤其是对中国的本地物种来说(Yin et al., 2003)。所以没有关于PNEC推导2,4-DCP的最终判定。Yin et al. (2003)得到一个连续的标准浓度0.212 mg /L，关于保护水生生物在中国的急性慢性比率，使用(ACRS)(也称为应用因素,AFs)。然而,ACRS的使用仍饱受争议(Chapman et al., 1998; Crane and Newman, 2000; Roex et al., 2000; Isnard et al., 2001)。在某些情况下,平均ACRS不能够从急性慢性值中准确推断出(Brix et al., 2001; Besser et al., 2005)。

本文重点介绍了利用物种敏感性分布法(Garay et al., 2000; Hampel et al., 2007; Caldwell et al., 2008; Amorim et al., 2010)对PNECs的推导。通常HC5的值(危险浓度为5%)是被计算出来的。这是一种浓度不超过5%的物种效应水平。为了达到这个目的，SSD法一般是通过拟合累积概率分布到一组累积百分位数的毒性数据(Van Straalen and Denneman, 1989; Aldenberg and Slob, 1993; Wheeler et al., 2002)来构建的。SSD方法可能会导致更高的PNECs，但是对于大多数新的和现有的物质来说，只有大量的慢性数据是可用的，这类数据是较缺乏的(Sijm et al., 2001)。此外，在大多数国家，SSD曲线和HC5值被用来推导基于本地物种数据或特定毒性数据PNECs (USEPA, 1985; ANZECCamp;ARMCANZ, 2000; Yin et al., 2003)。对本地问题的潜在非原生毒性数据的使用是有争议的，留下一个问题，一个地理区域的物种是否在不同的地区被提供适当的物种保护（Davies et al., 1994）。然而，由于缺乏适用于当地物种的毒性数据，这个结论是不具有参考意义的。

在目前的研究中，对六种中国本土物种进行了慢性毒性试验，其中包括三种鱼类、两种无脊椎动物和一种海生植物。然后，对2,4-DCP的实验慢性毒性数据和文献中所报道的原生物种的数据进行了比较，并将其与HC5的非本地分类方法进行了比较，并通过拟合SSD曲线进行了数值计算。本研究旨在(1)补充2,4-DCP慢性毒性数据库, (2)计算PNEC 和推导2,4-DCP危害浓度 (3)本地物种和外来物种之间的差异比较，讨论2.4-DCP对本地物种危害的严重性，并建立PNECs的生态风险评估。

2.材料与方法

2.1试验种类和条件

一共分为六类，两个中国地方品种底栖无脊椎动物（Corbicula fluminea和沼虾）；鱼类三种（Mylopharyngodon piceus、细鳞斜颌鲴、Erythroculter ilishaeformis）和一个水生植物（浮萍soirodela）主要选择是基于其广泛的分布，经济意义和适合实验室条件。这些测试的物种是由华中农业大学（武汉，中国）提供的，预试验条件是（24plusmn;1℃，pH值为7.24plusmn;0.16）在实验前2周以上。

在实验中，所有测试种的平均溶解氧浓度都接近80%。pH值从7.4到7.9不等。在淡水试验中，电导率(mmhos /cm)和硬度(as mg /L CaCO3)平均分别为512和100。带图的记录温度显示,平均温度为24plusmn;1 ℃，并保持对所有测试。

2.2 测试化学

2,4 - DCP纯度为99.0%，从德国的德斯恩霍芬(Deisenhofen)处购买。用活性炭除去自来水中的氯，用于所有测试。水质参数测量如下:pH值:7.24plusmn;0.16;溶解氧浓度(DO):8.43plusmn;0.24 mg/L,总有机碳(TOC)内容:0.017mg/L,和总硬度:100 mg/L.

2.3 接触的生物

2、4 – dcp对 6个本地物种的慢性暴露方法是使用日常使用的静电稀释剂。每24小时更新90%的测试，解决方案：有五种治疗方法(名义浓度)和一种控制方法，三种不同的治疗方法，每一种含有10种测试生物。根据初步的急性毒性试验结果(未显示数据)选择测试浓度。溶解氧、电导率、温度、pH值和盐

度以及一个多参数的水质计(YSI Model 85 m; Yellow Springs, OH)，并且每两个小时测量一次。

2.3.1 无脊椎动物

使用M. superbum（39.63plusmn;0.47 mm，0.87plusmn;0.08 g）和C. fluminea（20.80plusmn;0.20 mm，3.66plusmn;0.40 g）在含有4000 ml和1000 ml溶液的玻璃容器中进行三周存活试验。在研究中，C. fluminea和m . superbum的名义浓度分别为0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mg/L和0、0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 mg/L。通过对海藻贝类和纳米叶绿体进行的微藻浓缩实验，每日对微生物进行试验，并根据标准指导原则进行了宏观无脊椎动物(ASTM,1993年)的慢性试验。在曝光期间,烧杯放在24plusmn;1℃,16 L:8 d光周期的孵化器中。对死亡和异常行为进行监测，并立即删除死亡生物。在试验结束时，通过分析测试生物的生存率和浓度效应，得出了2d无观察效应浓度(NOEC)和最低观测效果浓度(LOEC)。

2.3.2 鱼

28天慢性增长抑制毒性试验早期阶段使用的m . piceus(17.65 plusmn; 0.40 mm, 3.80 plusmn; 0.22 times;10-2 g),p . microlepis(16.40plusmn;0.37 mm,2.67plusmn;0.19times;10-2g)和 e.lishaeformis(23.59plusmn;0.29 mm, 5.50plusmn;0.20times;10-2 g)是在1000mL的玻璃容器中进行测试的。这些研究中p . microlepis和e . ilishaeformis所使用的2、4 - dcp标准浓度为0、0.10、0.20、0.40、0.60和0.80 mg /L, m . piceus 则是0、0.10、0.20、0.40、0.80、1.60 mg/L。在曝光期间,烧杯放在在24plusmn;1 _C和16 L:8 d光周期的孵化器里。稚鱼喂丰年虾的速度在每天两次，在其0.1%体重时。在试验的最后，测定了所有经过测试的鱼的长度和重量，并计算了每种浓度的存活率，从中得出了NOEC和LOEC的结果。对于鱼苗生长，选择特定的生长速率(SGR)，因为它较少依赖于鱼的初始尺寸，并且在测量的时间与相对生长速率(RGR)( Mallett et al., 1997)等其他端点之间的时间间隔较短。SGR被计算为((最终质量)-ln(初始质量)times;100)/d(Crossland, 1985)。在慢性毒性试验结束时，所有动物都能在控制中存活下来。

2.3.3 水生植物

在90 mm玻璃结晶培养皿中，用200 ml的测试培养基进行了10小时的慢性毒性实验，在确定的研究中使用的2、4 - dcp的标准浓度为0、1.00、5.00、10.0、25.0和50.0 mg/L。在试验结束时，用7550紫外可见分光光度计(张和金，1997)测量了叶绿素，并从中提取了NOEC和LOEC。

2.4 化学分析

在急性和慢性毒性暴露期间，在控制、低、中、高剂量浓度的实验中，2、4 - dcp处理的鱼缸样本被随机收集。从每个浓度水平的一个水箱中提取三份样品。样品中添加了标准替代物 (双酚Ad16)，调整为pH lt; 2，使用6 lM盐酸缓冲和丰富的SPE使用C18墨盒，墨盒用10 ml二氯甲烷洗脱（DCM）。所有的提取物都在一股温和的氮中蒸发。进行了衍生化，以减少苯酚的极性。干燥后的残留衍生双（三甲基硅基）三氟乙酰胺（BSTFA）和1%三甲基氯硅烷（TMCS）被进行加热，加热后样品存放在60℃2 h布朗聚丙烯瓶中，在4℃的黑暗中存放直到析出。

用Agilent 6890气体色谱仪对样品进行了分析，并配上了Agilent MSD 5975质谱仪。使用的毛细管柱为30 mtimes;0.25 mm。气相色谱(GC)温度的程序在40 ℃到300℃下通过一个10℃/ min的斜坡中进行，并在40℃中维持2分钟，在300℃中保持15分钟，然后在整个分析过程中使用恒压模型。样例注入(1mu;L)是无分割模式。质谱(MS)从m / z 50 - 700的全扫描模式进行定性分析，选择离子监测(SIM)模式进行定量分析。进口和MS输送线温度保持在250℃，而离子源温度是300℃。通过RTL和DRS的技术(Agilent提供的软件)分析了gc - ms的数据。2、4 - dcp在控制法和空白对照组中未被发现。在实验中所收集的经过处理的测试物种的2 4 - dcp浓度，从88.7%到107.9%的标准浓度(平均95.1%，n = 72)。因此，所有后来的慢性毒性结果都表现在2、4 - DCP的标准浓度上。

2.5 统计分析

使用SPSS Version 17软件分析了长期测试的数据。通过使用Levene的测试，对实验数据进行了方差的同质性的检查。这些数据进行了方差的单向分析，然后是Dunnett的多重比较测试，直到这些假设得到证实。统计意义被认为是显著的。NOEC被定义为与对照组相比没有显著效果的最高浓度。LOEC

被定义为与对照组相比，最终产生显著效果的最低浓度，最大允许的毒物浓度(MATC)等于NOEC和LOEC的几何平均值(USEPA,1985)。

2.6 数据收集和SSD生成

从现有的毒性数据库(如: e.g. ECOTOX database, http://cfpub. epa.gov/ecotox/)中收集了2,4 - dcp的慢性毒性数据。出版文献和政府文件都遵循准确性、相关性和可靠性等原则(Klimisch et al., 1997)。NOECs是根据现有文献计算的。当NOEC无法使用时，MATC或LOEC或ECx被提出并使用。如果有超过一组相同种类的数据可用，则选择最敏感端点的毒性值。在相同端点和种类的多个数据的情况下，使用几何平均值。如果在中国的自然生态系统中进行测试和在当地条件下进行测试，那么毒性数据被认为是“本土的”。 所有的本地物种资料(包括本研究中的6种原生物种资料和文献中所获得的其他原生资料)结合起来，并与非本地分类的2、4

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