典型双酚化合物在土壤-植物体系中迁移、转化的C-14示踪研究

Following stringent regulations on the production and usage of Bisphenol A (BPA), several bisphenol analogues (Bisphenol S (BPS) and Bisphenol F(BPF)) have been produced as replacement for BPA in various applications. The presence of BPS and BPF as environmental contaminants has been raised increasing concern. Soil is one of the skins for bisphenols in the environment. The fate of bisphenols (BPA, BPS and BPF) in soil-plant system causes great concern, while the degradation, transformation, metabolism and bound residues of bisphenols in soil, plants and cell suspension are still unknown. Using C-14 tracer, in proposal we propose to investigate the fate bisphenols (BPA, BPS and BPF) in soil-plants system and cell suspension, the uptaking of bisphenols by plants and cell suspensions, and its bioaccumulation, distribution and metabolism within plants and cell suspensions. The results from this study could be clarified the environmental behavior of bisphenols in soil-plant system and cell suspensions, and the risk assessment of uptaking by plants and the environment.

随着双酚A（BPA）的禁用，多种替代双酚化合物，如双酚S（BPS）、双酚F（BPF）等引起的环境污染问题逐渐引起人们的广泛关注。土壤是双酚化合物的主要归宿场所之一，然而目前有关双酚化合物进入土壤-植物系统后，在土壤、植物以及植物细胞内的降解、转化等过程及机理尚不清楚。本项目拟以三种常见的双酚化合物（BPA、BPS和BPF）为代表，以水稻作为受试植物，采用C-14放射性同位素示踪技术，1）研究双酚化合物在淹水土壤-水稻体系中，根系作用下的矿化、降解、转化和结合态残留的形成过程和机理，以及双酚化合物在植物体内的富集、代谢和残留物赋存形态；2）分析双酚化合物在水稻细胞悬浮系中的矿化降解、代谢产物和结合态残留的形成规律，母体化合物及代谢产物在细胞中的亚细胞分布等，阐述其在植物细胞中转化机理。研究结果对阐明双酚化合物在土壤-植物体系以及植物细胞内的行为、正确评价其环境危害具有重要的理论和现实意义。

本项目依照申请书开展相关研究工作。申请人采用温室盆栽的方式研究了双酚化合物(BPA, BPF和BPS)在淹水土壤-水稻体系以及水稻悬浮细胞中的吸收降解、转化、结合态残留形成、赋存形态分布等过程。在该项目中利用14C技术，研究发现：双酚化合物进入土壤后，迅速与土壤形成结合态残留，主要以酯键的形式分布在胡敏素上；对照处理组，结合态残留的放射性量逐渐增加，而种植水稻处理组，呈现先增加后降低，在培养过程中，种植水稻处理组显著降低了双酚化合物在土壤中结合态残留的形成。种植水稻处理组的矿化量显著高于对照处理组，我们推测，水稻根际区域微耗氧的环境，能够促进双酚化合物的矿化。双酚化合物在土壤中形成弱极性的代谢产物，种植水稻处理组显著的代谢产物的量显著高于对照处理组。水稻能够吸收土壤中的双酚化合物以及代谢产物，其放射性主要分布在水稻的根系中，茎和叶中含量较低。随着时间的持续，在根、茎和叶中的含量逐渐增加。进一步分析水稻植株体内的可提取态，在水稻根系中检测到母体化合物和一个弱极性代谢产物，但是在水稻茎和叶中只检测到与根中相同的代谢产物，这个代谢产物与土壤样品的一个代谢产物相同。同时在水稻成熟收获时，发现水稻的籽粒中的放射性高于稻壳中的含量，而且还发现胚中的放射性含量高于胚乳中的含量。通过种子子代传递实验，发现子代的幼苗中也含有一定的放射性。双酚化合物在水稻悬浮细胞中，细胞中未检测到代谢产物，但是在培养基中检测到一个代谢产物；亚细胞分布的结果表明，放射性主要分布在细胞壁和细胞膜上。项目完成了计划任务和目标，为评估双酚化合物在淹水土壤-水稻体系以及水稻细胞中的行为以及环境危害提供了科学依据。项目执行期间发表研究成果论文5篇，其中SCI论文4篇（含TOP期刊论文1篇），EI论文1篇，均标注本项目资助（第一标注1篇，第二标注2篇，第三标注1篇，第四标注1篇）。