类固醇激素作为内分泌干扰物的重要组成部分,由于其在较低浓度下就能给生物体带来发育异常和生殖障碍等危害,近年来受到了研究者们的广泛关注。类固醇激素包括天然的和人工合成的,天然的类固醇激素主要来源于包括人类在内的脊椎动物的排泄,而合成的类固醇激素物质主要来自日常生活中合成激素类药物的使用后排放。以人类为源的类固醇激素主要进入城市污水处理系统,由于现有污水处理系统的处理能力有限,处理不完全的类固醇激素及其代谢物便会随污水处理厂的出水进入到河流或河流底泥中,从而对环境中的水生生物造成潜在威胁。但是,目前关于污水处理厂中类固醇的研究主要集中在雌激素物质,而雄激素作为除雌激素外另一种典型的内分泌干扰物,相关研究却非常有限。除污水处理厂外,以动物饲养为主体的养殖场也是环境中类固醇激素的主要来源。然而目前关于除雌激素外的雄激素、孕激素以及糖皮质激素等在养殖场废水和粪便中的研究较少,尤其对于养殖大国中国,相关研究更是比较缺乏。每年因为动物养殖会产生大量的动物粪便,牲畜粪便通常含有内源性类固醇激素以及一些作为生长促进剂使用的合成类类固醇激素,因此必须采用良好的粪便管理措施以避免粪肥施用对环境带来的不利影响。然而,关于天然及合成类的类固醇雄激素、孕激素以及糖皮质激素等在常用粪便管理方案-好氧堆肥过程中的归趋仍然未知。因此,了解类固醇激素在不同环境介质中的污染特征,环境归趋以及其潜在的生态风险等是非常有必要的。基于以上几点,本文主要进行了以下几个方面的研究:(1)调查了广东省内10个采用不同处理工艺的污水处理厂及其受纳河流中14种目标雄激素的浓度分布、去除和归趋,并对受纳河流中检出的几种雄激素进行了风险评估。在污水处理厂进水中检出10种目标雄激素,浓度最高达到4,650 ng/L(1,4-雄烯二酮,ADD),最终的出水中检出三种目标雄激素,分别为1,4-雄烯二酮,雄烯二酮以及17β-勃地酮。活性污泥中检出6种目标雄激素,分别为 1,4-雄烯二酮(N.D.-43.0 ng/g)、雄烯二酮(2.06-42.7ng/g)、表雄甾酮(N.D.-506ng/g)、睾酮(0.29-4.24ng/g)、17β-勃地酮(N.D.-2.05ng/g)以及甲基睾酮(N.D.-0.70ng/g)。除雄烯二酮的去除率为79.5%-100%外,大部分雄激素的水相去除率均高于95%。污水厂雄激素的去除主要靠生物降解作用,而沉淀、挥发、吸附和氧化作用等的去除效果有限。在全部污水处理厂的5条受纳河流中共检出8种目标雄激素,其中1,4-雄烯二酮,雄烯二酮,甲基睾酮,17α-群勃龙等的环境风险商值超过1,表明其对水生生物具有较高的风险,需要展开更多的工作以了解这些高风险雄激素的来源和生态风险。(2)研究了华南地区两个具有较为完善污水处理系统的规模化养猪场的污水处理系统中类固醇雄激素、孕激素以及糖皮质激素的来源,分布和去除情况等,并对养猪场的类固醇激素贡献量进行了估算。在罗陈(LC)和水台(ST)养猪场的污水样品中均检出31种目标类固醇激素,浓度范围从0.12±0.05 ng/L(醋酸甲羟孕酮,MPA)到2,900±201 ng/L(氢化黄体酮,5α-DHP)(LC)和0.12±0.03 ng/L(MPA)至11,200±1,300 ng/L(5α-DHP)(ST)。粪便样品中共检出22种目标类固醇激素,其中LC和ST养猪场分别检出19种和17种,检出激素多为合成类类固醇激素,且来源分析结果显示大部分来自养殖场的外源性添加。对以养猪场为源的类固醇激素的排放量进行了估算,发现部分激素物质如雄烯二酮,表雄甾酮,黄体酮以及5α-氢化黄体酮等的排放量(分别为41.5、268、661和982μg/d)远远高于同种物质由人体代谢排放的量,应该引起重视。两个养猪场不同处理工艺系统都能较好地去除检出的类固醇激素,相比较而言,沼气池-A2/0-氧化塘工艺对目标类固醇激素的去除效果优于升流式厌氧污泥反应床(UASB)-两级串联A/O-氧化塘工艺。(3)调查了动物粪便好氧堆肥过程中雄激素、孕激素和糖皮质激素的归趋,并评估了其在施用堆肥产品的土壤中的残留情况。结果显示,初始堆肥中存在16种目标类固醇激素,浓度范围为3.26 ng/g DW(皮质醇)至2,520 ng/g DW(5α-二氢孕酮)。部分在初始堆肥样品中未检出的目标激素物质例如己酸羟孕酮,醋酸美仑孕酮和甲基睾酮等在后续的堆肥过程中被检出。堆肥171天后,仅有40.4%的检出激素被去除,检出类固醇的总浓度仍高达3,210 ng/g DW。某些目标化合物的去除率为负,尤其对天然雄激素1,4-雄烯二酮以及合成雄激素17二酮勃地酮,其浓度在堆肥结束时显著增加,可能来源于结合态解离或其他相似结构类固醇的转化。对类固醇激素的去除主要发生在堆肥前三周,且延长堆肥时间并未明显促进进一步去除。类固醇激素的浓度的变化与堆肥过程中堆肥特性(例如pH和温度)的变化有关。类固醇激素的消散在一定程度上也与堆肥中微生物群落的变化有关。在施用过堆肥的土壤样品中检测到十二种目标类固醇激素,而在土壤上生长的小白菜的菜根中也检出26种目标类固醇激素。结果表明,堆肥产品的使用可能导致类固醇激素的土壤污染和植物吸收。(4)从养殖场废水分离出的细菌中筛选出一株降解单菌,利用该降解菌对三种具有较高检出浓度和频率的典型合成类孕激素进行了降解转化,分析了目标化合物的单菌降解动力学,推测出可能的降解产物和降解转化途径等。动力学结果表明该菌株对目标孕激素具有良好的降解转化能力,可以直接以目标孕激素为碳源。在有碳源的MH肉汤细菌培养液中,醋酸甲羟孕酮(MPA)和屈螺酮(DPN)的降解符合一级反应动力学,左炔诺酮(LNGT)符合零级反应动力学,三种目标孕激素在MH肉汤中的降解半衰期分别为1.4 h、3.7 h和3.66 h;在无机盐培养基中,三种目标孕激素的降解均符合一级反应动力学,降解半衰期分别为0.94 h、27.5 h和19.6 h。对MPA,DPN和LNGT的降解产物进行分析推测,结果显示在MH肉汤中,分别推测出降解产物6种、2种和3种,而在无机盐培养基中分别推测出降解产物7种、3种和4种。菌株对孕激素主要发生氧化反应,容易在C9-10位置断键开环。此外,菌株MPA3对多种类固醇激素同样具备降解转化能力,具有很好的应用价值。