基于莱茵衣藻对水中三氯生的研究设计典型污水处理体系文献综述
2020-06-04 20:18:41
文 献 综 述
1 三氯生简介
三氯生(Triclosan,简称TCS),学名二氧苯氧氯酚,又名”三氯沙”、”三氯新”等,是一种人工合成的氯化芳香化合物,作为抗菌素和抗菌剂被认为对人体无急性毒性和对眼睛、皮肤无刺激性而被广泛应用于个人护理品、食品设备消毒及家具清洁用品等。三氯生具有广谱抗菌性,在0.1%~0.3%的质量浓度时就对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌和酵母菌有抑制效果[1]。三氯生被应用于个人护理品已经有50多年的历史,早在1960年左右,美国就已经出现含三氯生的腋下除臭剂和除臭香皂,到了1972年,1%的三氯生开始被当做消毒液用于医药工业,而到了1985年,欧洲则开始使用含有三氯生的牙膏[2]。到了2002年,欧洲每年用于商业产品的三氯生就达到了350t[3]。从世界范围内来看,三氯生在抗菌剂中的使用每年以5.4%的速率递增[4]。
过去人们一度认为三氯生是安全低毒的,因此尚未得到足够重视。但随着其广泛使用,环境中检测到的含量越来越高。尽管三氯生的半衰期较短,但是由于长期大量输入环境中,使得三氯生呈现出一种”持续性存在的状态”[5]。由于三氯生及其衍生物具有亲脂性、生物累积性、持久性和生物毒性等特点,有研究发现它对水生生物、哺乳动物有轻度致畸性和可损伤肌肉功能的危害,并通过食物链威胁人类健康。2016年,美国食品药品监督局(FDA)正式发布禁令,禁止在洗手液和沐浴露中添加三氯生。
2 莱茵衣藻概况
莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)是属于绿藻门(Chlorophyceae),鞭毛纲(Isokontae),团藻目(Volvocales),衣藻属(Chlamydomonas)的一种单细胞真核绿藻。与酵母有很多相似之处,所以被誉为”绿色酵母”(green yeast) (Baymann, 1999)。由于其结构简单,可操控性强,其细胞内含有与高等植物很相似的光合色素和器官结构,长期以来被作为一种模式植物进行研究。 最近有研究证据表明莱茵衣藻可以吸附重金属,改善水体环境[6]。同时,莱茵衣藻的生活周期短,有较为成熟的分子遗传学研究技术,并建立了较完善的遗传分析系统。可以通过基因工程手段,改造莱茵衣藻基因,用于基因功能研究和制造具有目的功能的基因藻等,具有很强的现实意义。
3 三氯生在水中的污染
三氯生在水环境中的普遍存在会对水生生物造成潜在的危害。已经有研究表明,三氯生对鱼腥藻、羊角月牙藻和舟型藻等海洋藻类的生长具有抑制作用,且当三氯生的浓度越高,抑制作用越明显[7]。而藻类作为水生生态系统的主要初级生产者,三氯生对其所表现出的抑制作用可能会导致水生生态系统失衡[7-8]。同时,三氯生也被发现对浮游生物(网纹水蚤)和鱼类(青鳉和斑马鱼)等水生生物的生长均具有抑制的作用,相应的IC25值(25%抑制浓度)分别为0.17、0.29和0.0034 mg L-1[8]。三氯生可对水生生物产生内分泌干扰效应。有研究表明,三氯生对处于生命早期阶段的日本雄性青鳉体内肝脏卵黄原蛋白的合成具有潜在的诱导作用[9]。同时有研究发现,三氯生具有弱雄性激素的作用,可改变成年鱼的鳍长和性别比例。近期又有研究发现三氯生可改变蝌蚪的甲状腺激素受体的基因表达,并导致其体重下降,后肢增长,游动行为减少[10]。
4 三氯生对人体的危害
人体主要通过皮肤和口腔类护理产品接触三氯生。研究表明,使用含有三氯生牙膏数小时后仍可在口腔唾液中检测到三氯生[11]。2008年,美国研究人员公布了2517份志愿者的尿检结果,其中三氯生的浓度约为2.4~3790 ng#183;mL-1[12]。此外,在使用含有三氯生产品的哺乳期母亲的血浆和母乳中也检测出三氯生:血浆中浓度为0.4~38.0 ng#183;g-1,母乳中的浓度为0.022~0.95 ng#183;g-1;而未使用含有三氯生的母亲的血浆中三氯生检出浓度为0.01~19 ng#183;g-1,母乳中浓度为0.018~0.35 ng g-1[13]。研究表明,皮肤接触三氯生后再暴露于阳光中,会引起光过敏性皮肤炎,进而导致湿疹性皮肤炎[14]。三氯生通过皮肤表层进入血液后,可与体内的葡萄糖醛酸和硫酸盐发生共轭反应。Gee等研究发现,三氯生可对人类乳腺癌细胞产生雌激素和雄激素效应。李林朋等[15]研究表明,三氯生可导致人体正常干细胞的DNA断裂损伤,且具有明显的计量-效应和时间-效应关系。