电子垃圾拆解工人血清中多溴联苯醚代谢产物的识别及其特征

摘要：随机采集广东省贵屿地区从事电子垃圾拆解工人的血液样品作为研究对象，分析多溴联苯醚类污染物在电子垃圾拆解工人血液中可能形成的代谢产物。结果表明，BDE-209不但可以在人体内蓄积，而且还能够发生代谢，生成的羟基代谢产物同样能够蓄积在体内。初步判断，电子垃圾拆解工人血液中新发现的3个高溴数的羟基联苯醚代谢产物分别为2个八溴羟基联苯醚和1个九溴羟基联苯醚。
关键词：多溴联苯醚；羟基多溴联苯醚；代谢产物；气相色谱/质谱；血清
多溴联苯醚(Poly Brominated Diphenyl Ethers，PBDEs)是一类备受关注的持久性环境有机污染物，具有一定的神经和甲状腺毒性、弱的环境激素作用以及致癌性，但是目前尚不明确其毒性机理[1]。有研究认为，PBDEs的这些生物毒性很可能与其在生物体内代谢后形成的羟基多溴联苯醚(hydroxylated poly brominated diphenyl ethers，OH-PBDEs)有关[2-3]。
代谢是决定污染物在生命体中毒性、命运以及生物放大作用的主要因素。虽然PBDEs的代谢产物——OH-PBDEs的持久性并不如其对应的原型化合物强，但却具有更强的生物化学作用[2-3]。OH-PBDEs在分子结构上比其原型化合物更类似于生物体内的甲状腺激素3，3’，5’-triiodothyronine(T3)和3，3，5，5‘-tetraiodothyronine(T4)。相关的结构简式如图1所示。

图1OH-PBDEs，PBDEs，T3和T4的结构简式
体外实验表明，一些OH-PBDEs和甲状腺素转运蛋白酶有很强的竞争性结合甲状腺受体蛋白的能力。Hamers等[4]的研究表明，4-OH-BDE-42，4-OH-BDE-49，3-OH-BDE-47与transthyretin(血液中3种甲状腺激素结合蛋白之一)的结合能力要比甲状腺素强4倍，5-OH-BDE-47与transthyretin的结合能力也显著高于甲状腺素。这些外源性物质的竞争结合，势必会造成人体的甲状腺功能紊乱。
为了能够更加全面地了解PBDEs的环境命运、人体的吸收和消化能力、代谢机理，以及准确评价人体的暴露风险，就必须对这些化合物在人体内的代谢进行更加全面的研究。
1材料与方法
1.1样品采集及区域背景
贵屿位于广东省汕头市潮阳区，是全世界最大的电子垃圾拆解基地，每年在此处回收处理的电子垃圾超过百万吨，被称为“世界电子垃圾终点站”。在全世界数量惊人的电子垃圾中，有很大一部分是通过非法手段被运送到贵屿进行拆解处理的。由于拆解工艺非常原始，没有任何的安全措施，因此，在拆解处理的过程中，会产生大量的有害物质，严重地污染贵屿地区的大气、土壤、水和生物体，对当地居民的健康状况造成威胁。本课题组前期的研究结果表明，贵屿地区电子垃圾拆解工人暴露于高浓度的多溴联苯醚，尤其是十溴代联苯醚(BDE-209)的含量比国外从事类似职业的人群高50~200倍[5]。实验结果引起了国外环境科学家们的广泛关注，建议我们对多溴联苯醚在工人体内的代谢情况进行进一步的研究。本研究随机挑选了20个在贵屿地区从事电子垃圾拆解的工人血液样品，对多溴联苯醚在人体内的代谢产物进行了初步识别和鉴定。
1.2样品处理
详细的样品实验室处理过程可参见文献[6]，主要包括三个步骤，分别为脂肪的提取、中性组分和极性组分的分离以及两组分的分别去脂净化。中性组分与极性组分的分离是成功分离鉴别出多溴联苯醚的关键步骤，以下作详细说明。提取出的脂肪恒重后用5mL正己烷溶解并转移到离心管中，加入10mL 0.5mol/dm3 KOH的乙醇和水(1#1)的混合碱液，振荡，离心分离，取出无机相。此时目标化合物中的极性组分在碱溶液的作用下转变为其盐溶液进入到无机组分，目标化合物中的中性组分停留在正己烷相中。再用8mL上述混合碱液萃取一次正己烷相，合并两次所得的无机相溶液，用10mL正己烷反萃取一次，两次所得正己烷相合并。至此，中性组分和极性组分分离，分离出的无机相组分再加入6mol/dm3的盐酸溶液约2mL，震荡摇匀，调节pH<5，还原极性目标化合物。由于PBDEs在生物体内的代谢产物主要是一些含羟基的化合物，这些化合物如果直接用破坏性去脂方法除脂，可能和浓硫酸起反应，使回收率过低甚至完全被破坏，所以一般都要对该类化合物进行衍生化后再去脂净化。本实验中还原后的极性组分参照中性组分的提取方法浓缩富集，所不同的是，在提取时采用的萃取剂为正己烷和甲基叔丁基醚(9#1)混合溶液。为提高仪器的分析灵敏度，极性组分分离后采用重氮甲烷将其衍生化为对应的甲氧基，取代多溴联苯醚进行分析。
1.3色谱质谱条件
DB-5HT高温毛细管柱(15m×0.25mm×0.25μm)；载气为He，采用恒流模式，柱流量为1.2mL/min，无分流进样，进样量为1μL；进样口温度280℃。柱始温110℃(1min)，以12℃/min程序升至210℃(1min)，5℃/min升至250℃(3min)，0.5℃/min升至275℃(5min)，15℃/min升至300℃(5min)。