基于芳基硫酸酯酶活性分析的硫酸结合型雌激素激活机制研究

硫酸结合型雌激素(CE-S)广泛存在于生活污水中，但在污水处理过程中去除率较低，在一定环境条件下会通过芳基硫酸酯酶(AryS)的催化作用水解出具有雌情活力的自由雌激素。本研究在对生活污水输送、处理和受纳环境介质中AryS活性、雌激素水平和典型环境影响因子水平调研的基础上，采用正交实验和统计学分析研究AryS活性对介质中典型环境影响因子综合作用下的响应模式，并通CE-S加酶水解的过程分析实验获得自由雌激素的释放速率与AryS活性的相关关系，从而阐释CE-S在环境介质中内分泌干扰活性的激活机制。研究结果将完善对CE-S在复杂环境影响因子作用下内分泌干扰活性激活过程的科学认知，并为水生态环境安全的评价提供科学依据。

本文围绕“芳基硫酸酯酶的活性分析”以及“E1-3S在芳基硫酸酯酶作用下的催化反应”进行初步研究，最终获得Arys在水中对E1-3S的内分泌干扰激活机制，主要包括污水厂和受纳水体中环境因素和芳基硫酸酯酶活性的调查研究，主要环境因素对芳基硫酸酯酶活性的影响，同时测定污水中自由雌激素（E1、E2、EE2）和结合雌激素（E1-3S）的分析方法研究，分析生活污水中雌激素沿处理流程的浓度变化情况，最后测定芳基硫酸酯酶催化水解硫酸雌酮反应速率k，总结k与芳基硫酸酯酶活性的相关关系。.依据所测定的环境因素和芳基硫酸酯酶活性的实测值，进行五种环境因素对芳基硫酸酯酶活性影响的单因素相关性分析。单因素试验表明，温度、无机硫酸盐含量、有机质含量是影响AryS活性的主要因素，进行三因素三水平正交试验考察了各因素对AryS活性的综合影响，显著性顺序为：有机质含量 > 温度 > 无机硫酸盐含量，在温度20℃、有机质含量0.02g和无机硫酸盐浓度为50mg/L时AryS的活性最高。.分别采集了某污水厂及其尾水受纳水体的水样，通过HPLC-MS/MS监测分析，根据精确度和加标回收率确定该方法可同时检测自由雌激素（E1、E2、EE2）和结合雌激素（E1-3S），且回收率较高。相对于其他方法，该分析方法可减小水样容积、简化预处理过程，并为水体中内分泌干扰物的迁移、变化和归趋特性研究提供支持。根据实验结果，采样点污水中4种雌激素浓度的顺序均为E1>E2>E1-3S> EE2，雌激素浓度沿污水处理流程逐渐降低。E1-3S含量占E1含量的25 ~ 50%，占ΣSE的5% ~ 20%，若E1-3S全部分解，则ΣSE和E1的浓度将增加10%~50%。.酶促反应多数遵循一级化学反应模式，据此进行试验测定硫酸雌酮在芳基硫酸酯酶催化条件下的水解反应速率常数k，硫酸雌酮分解速率与芳基硫酸酯酶活性值呈正相关关系，当AryS活性值接近污水厂出水口时，酶催化水解反应进行72h 反应物E1-3S浓度仍可达143ng/L；当AryS活性接近污水厂曝气池活性值时，酶催化水解反应进行30h 反应物E1-3S浓度便可降解为初始浓度的1/2。部分结合雌激素在活性污泥处理构筑物中分解为自由雌激素被去除，一部分未被分解便进入水体，将在水体中缓慢的分解为具有干扰活性的自由雌激素，其环境风险应予以重视。