view in publisher's site

Comparative toxicity reduction potential of UV/sodium percarbonate and UV/hydrogen peroxide treatments for bisphenol A in water: An integrated analysis using chemical, computational, biological, and metabolomic approaches

Highlights•QSAR analysis generated various toxicity indices for BPA transformation products.•E. coli bioassays revealed the cellular toxicity of BPA transformation products.•Benzoquinone analogues had unique impact on cellular activities.•Four impacted metabolic pathways were identified and connected.•UV/SPC had advantage of attenuated butanoate metabolism over UV/H2O2.AbstractBisphenol A (BPA) is a common industrial chemical with significant adverse impacts on biological systems as an environmental contaminant. UV/hydrogen peroxide (UV/H2O2) is a well-established technology for BPA treatment in water while UV/sodium percarbonate (UV/SPC) is an emerging technology with unclear biological impacts of treated effluent. Therefore, in this study, the toxicity evaluation of BPA solution treated with UV/H2O2 and UV/SPC was preformed and compared based on transformation products (TPs) profile, quantitative structure-activity relationship (QSAR), Escherichia coli (E. coli) toxicity assays, and metabolomic analysis. TPs with hydroxylation, double-ring split, and single-ring cleavage were generated from BPA during the treatments of both technologies, but TPs with quinonation were specifically detected in UV/H2O2 treated solution at the UV dose of 1470 mJ cm−2. QSAR prediction based on TPs profiles (excluding benzoquinone TPs) suggested that UV/H2O2 and UV/SPC treatments of BPA may increase matrix toxicity due to the formation of multi-hydroxylated TPs; however decreased bioaccumulation potential of all TPs may mitigate the increase of toxicity by reducing the chance of TPs to reach the concentration of toxicity threshold. In vivo assays with E. coli showed inhibited cell growth, arrested cell cycle, and increased cell death in BPA solution treated with UV/H2O2 at the UV dose of 1470 mJ cm−2. Metabolomic analysis indicated that BPA solution treated with UV/H2O2 at UV dose of 1470 mJ cm−2 impacted E. coli metabolism differently than other solutions with unique inhibition on glycerolipid metabolism. Moreover, BPA interfered in various metabolic pathways including alanine, aspartate and glutamate metabolism, starch and sucrose metabolism, pentose phosphate pathway, and lysine degradation, which were mitigated after the treatments. UV/SPC showed advantage over UV/H2O2 of attenuated impact on butanoate metabolism with UV irradiation. This study has generated valuable data for better understanding of biological impacts of BPA and its solutions treated with UV/H2O2 or UV/SPC, thus providing insights for their application prospect for water and wastewater treatment.Graphical AbstractDownload : Download high-res image (167KB)Download : Download full-size image

مقایسه پتانسیل کاهش سمیت UV / سدیم پرکربنات و UV / هیدروژن پروکسید برای بیس فنول A در آب: تجزیه و تحلیل یکپارچه با استفاده از روش‌های شیمیایی، محاسباتی، بیولوژیکی و متابولیک

نکات برجسته تجزیه و تحلیل QSAR شاخص‌های سمیت مختلفی را برای محصولات تبدیل BPA ایجاد کرد. E. coli سمیت سلولی محصولات ترانسفورم شده با BPA را نشان داد. آنالوگ‌های بنزوکینون تاثیر منحصر به فردی بر فعالیت‌های سلولی داشتند. چهار مسیر متابولیکی موثر شناسایی و متصل شدند. * UV / SPC مزیت متابولیسم تضعیف‌شده بوتانوات را نسبت به UV / H۲O۲. UV / هیدروژن پروکسید (UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ])یک تکنولوژی به خوبی تثبیت شده‌برای تصفیه BPA در آب است در حالی که پرکربنات UV / سدیم (UV / SPC)یک تکنولوژی در حال ظهور با اثرات بیولوژیکی مبهم پساب تصفیه‌شده است. بنابراین، در این مطالعه، ارزیابی سمیت محلول BPA تیمار شده با UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] و UV / SPC انجام شد و براساس مشخصات محصولات تبدیلی (TP ها)، رابطه کمی ساختار - فعالیت (QSAR)، اشریشیا کلی (E. coli)و آنالیز متابولیت ها انجام شد. TPs با هیدروکسیلاسیون، تقسیم حلقه دوگانه، و تقسیم حلقه منفرد از BPA در طول تصفیه هر دو فن‌آوری تولید شدند، اما TPs با کوینوناسیون به طور خاص در محلول تیمار شده با UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] در دوز UV ۱۴۷۰ mJ cm - ۲ شناسایی شدند. پیش‌بینی QSAR براساس پروفایل های TPs (به جز بنزوکوئینون TPs)نشان داد که عملیات UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] و UV / SPC BPA ممکن است سمیت ماتریس را به دلیل تشکیل TPs های چند هیدروکسیله افزایش دهد؛ با این حال کاهش پتانسیل تجمع زیستی همه TP ها ممکن است با کاهش شانس TPs برای رسیدن به غلظت آستانه سمیت، افزایش سمیت را کاهش دهد. سنجش in vivo با E. coli رشد سلول را مهار کرد، چرخه سلولی را متوقف کرد و مرگ سلولی را در محلول BPA تیمار شده با UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] در دوز UV ۱۴۷۰ mJ cm - ۲ افزایش داد. آنالیز متالومیک نشان داد که محلول BPA با UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] در دوز UV ۱۴۷۰ mJ cm - ۲ تحت‌تاثیر E قرار گرفت. نتیجه‌گیری: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که سرعت متابولیسم گلوکز با افزایش غلظت گلوکز خون کاهش می‌یابد و متابولیسم گلوکز با افزایش غلظت گلوکز خون افزایش می‌یابد. علاوه بر این، BPA در مسیرهای متابولیک مختلف از جمله متابولیسم آلانین، آسپارتات و گلوتامات، متابولیسم نشاسته و ساکارز، مسیر پنتوز فسفات و تجزیه لایزین دخالت می‌کند که پس از تیمارها کاهش یافت. UV / SPC نسبت به UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] اثر تضعیف‌شده بر متابولیسم بوتانوات با تابش UV نشان داد. این مطالعه داده‌های ارزشمندی را برای درک بهتر اثرات بیولوژیکی BPA و راه‌حل‌های آن که با UV / H [ ۲ ] O [ ۲ ] یا UV / SPC تصفیه شده‌اند، ایجاد کرده‌است، بنابراین چشم اندازه‌ای کاربرد آن‌ها برای تصفیه آب و فاضلاب را فراهم می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Water Science and Technology
  • ترجمه مقاله Water Science and Technology
  • مقاله علوم و فن‌آوری آب
  • ترجمه مقاله علوم و فن‌آوری آب
  • مقاله Waste Management and Disposal
  • ترجمه مقاله Waste Management and Disposal
  • مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • ترجمه مقاله مدیریت پسماند و دفع زباله
  • مقاله Pollution
  • ترجمه مقاله Pollution
  • مقاله آلودگی
  • ترجمه مقاله آلودگی
  • مقاله Ecological Modelling
  • ترجمه مقاله Ecological Modelling
  • مقاله مدل‌سازی اکولوژیکی
  • ترجمه مقاله مدل‌سازی اکولوژیکی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.