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饮用水消毒始于上世纪初,消毒的目的在于杀灭水中病原体、防止介水传染病的传播和流行。目前世界上用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒,其中氯化消毒是饮用水消毒的最主要方法,其杀菌能力很强,能明显的杀死水中的病原体。但是氯在消毒的同时,也能与水中的有机物相互作用,产生氯化消毒副产物。因此,为了减少氯化饮用消毒水副产物对人体的损害,就需要改进消毒方法,在保证消毒的效果前提下,减少氯化消毒副产物,保障人群健康。在常规氯化消毒中,对于有机物含量较高的源水,一般采用预氯消毒,氧化有机物后,再进行氯化消毒。但由于预氯消毒可增加氯化消毒副产物的形成,因此预消毒方法的改进开始得到重视。用无遗传毒性作用或毒作用较弱的消毒剂来取代预氯消毒,被认为是比较可行的方法。二氧化氯和臭氧预氧化因具有氧化能力强、反应速度快、原料易得、使用方便等优点,近年来越来越受到人们的重视。二氧化氯和臭氧是一种高效的杀菌消毒剂。其具有杀毒能力强而副产物少的特点,并且具有极强的氧化能力,对微生物如病毒、细菌甚至芽孢都有极强的杀伤力,还具有很强的渗入细胞壁的能力,从而破坏细菌有机体结构导致细菌死亡。尽管与氯预消毒相比,二氧化氯和臭氧预消毒替代方法具有许多优点,但是它们的使用对人体的健康也存在潜在的毒性危害。因此,需要对这些消毒方法的毒性进行较全面的研究。本研究探讨了汉江源水以及三种不同预处理方法(氯气、二氧化氯和臭氧)消毒水中非挥发性有机提取物(NOCs)对体外HepG2细胞的毒性作用及其发生机理,以探讨适合于汉江水消毒的消毒方法,为进一步深入了解消毒饮用水对人体的健康效应提供实验依据。本文由两部分组成:第一部分:三种不同消毒水中非挥发性有机提取物对人肝癌细胞(HepG2)氧化应激水平的影响目的:本部分主要研究了汉江源水以及三种不同预处理方法(氯气、二氧化氯和臭氧)消毒水中非挥发性有机提取物(NOCs)对HepG2细胞内活性氧族(ROS)和脂质过氧化产物MDA、抗氧化分子GSH和SOD活性的影响。方法:采用流式细胞仪及脂质过氧化相关酶试剂盒测定等方法,分别对HepG2细胞内ROS含量变化和脂质过氧化相关酶进行测定。结果:三种不同预处理方法消毒水和源水中NOCs对体外HepG2细胞ROS含量较对照组在1、5ml NOCs /ml medium时有显著性增加(P<0.05);在0.2、1、5ml NOCs /ml medium时,GSH-PX、SOD活性较对照组显著降低(P<0.05),MDA显著升高(P<0.05);MDA与GSH-PX、SOD均呈负相关(P<0.05)。结论:三种不同预处理方法消毒水中NOCs所致HepG2细胞遗传毒性与活性氧族和细胞的脂质过氧化有关,表现为HepG2细胞的ROS含量和脂质过氧化相关酶的活性变化,而且脂质过氧化相关酶的活性变化与NOCs剂量存在一定的剂量-反应关系。第二部分三种不同消毒水中非挥发性有机提取物对人肝癌细胞(HepG2) DNA损伤及凋亡作用的影响目的:本部分主要研究了汉江源水以及三种不同预处理方法(氯气、二氧化氯和臭氧)消毒水中非挥发性有机提取物(NOCs)对HepG2细胞的DNA损伤、染色体损伤和凋亡的影响。方法:以单细胞凝胶电泳(Single Cell Gel Electrophoresis, SCGE)、细胞松弛素B阻断核质分裂微核法(cytokinesis-block micronucleus)和碘化丙啶(propidium iodide, PI)单染流式细胞术来分别检测其对细胞DNA断裂损伤、染色体损伤和细胞凋亡的影响。结果:①三种不同预处理方法消毒水和源水NOCs对体外HepG2细胞存活率有随浓度的增加而降低的趋势,在25、125ml NOCs /ml medium均有显著性差异(P<0.05);②微核试验显示三种不同预处理方法消毒水和源水NOCs在5、25、125ml NOCs /ml medium均可致细胞微核的形成,与对照组相比有显著性差异(P<0.05),而且存在剂量反应关系;与同浓度的臭氧组相比,氯气组在1ml NOCs/ml medium显著性增加(P<0.05);二氧化氯组在1和5ml NOCs/ml medium均显著性增加(P<0.05);源水组在1和25ml NOCs/ml medium时显著性低于同浓度的二氧化氯和氯气组(P<0.05);在125ml NOCs/ml medium显著性高于二氧化氯和氯气组(P<0.05);③彗星试验显示三种不同预处理方法消毒水中NOCs在5、25、125ml NOCs/ml medium均可明显导致DNA单双链断裂,与对照组相比有显著性差异(P<0.05),且存在剂量反应关系。各实验组同浓度间也有显著性差异(P<0.05),碱性彗星试验各组所致DNA损伤顺序为二氧化氯>氯气>臭氧>源水,中性彗星试验各组所致DNA损伤顺序为氯气>二氧化氯>臭氧>源水;④流式细胞仪检测结果显示,随NOCs浓度的增高,三种不同预处理方法消毒水中NOCs对HepG2细胞凋亡率较对照组均有增加趋势,在5、25、125ml NOCs/ml medium有显著性差异(P<0.05)。结论:①三种不同预处理方法消毒水中NOCs均可以导致HepG2细胞的DNA单链和双链断裂,氯气预处理消毒水中NOCs主要导致DNA双链断裂,二氧化氯预处理消毒水中NOCs主要导致DNA单链断裂;氯气预处理消毒水中NOCs导致HepG2细胞毒性强于二氧化氯预处理消毒;②臭氧预处理消毒水中NOCs导致HepG2细胞DNA损伤低于氯气和二氧化氯组,通过比较发现,三种不同预处理方法消毒水中NOCs导致体外HepG2细胞遗传毒性顺序为氯气﹥二氧化氯﹥臭氧。臭氧预处理方法可能更适合汉江水的消毒。