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多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是一类广泛应用于塑料、油漆、电子产品、橡胶等产品的溴代阻燃剂,以提高这些产品的防火能力。由于PBDEs在环境中存在的普遍性及其可能具有的生态毒性,近年来关于PBDEs的研究成为环境科学研究领域的热点问题。
本论文首先对渤海湾内不同食性、栖息环境和生态位的多种无脊椎动物和鱼类进行了PBDEs积累研究。6种主要同系物(BDE-28、47、99、100、153和154)(Σ6PBDEs)在鱼体内的含量显著高于无脊椎动物体内的含量,在底层鱼体内的含量高于水层鱼体内的含量。BDE-47、-99和-100在生物肝脏或内脏组织内所占比例高于肌肉组织内的比例,表明肝脏或内脏具有较强的代谢能力。BDE-47/99比值在鱼类样品中高于无脊椎动物样品,说明鱼类的代谢能力更发达。对于大部分生物,PBDEs优先富集在生物的肝脏/内脏组织内。部分样品中有高溴代联苯醚同系物检出,如BDE-206、-207、-208和BDE-209,说明这些同系物可以被生物富集。摄食颗粒物是底栖水生生物富集PBDEs的重要途径。
以海洋底栖多毛类环节动物双齿围沙蚕(Nereis succinea)为受试生物,通过在经商业十溴联苯醚产品DE-83染毒沉积物中的生物富集与排出实验,研究十溴联苯醚(deca-BDE)和九溴联苯醚(nona-BDEs)对海洋底栖动物的生物有效性。DE-83中的主要同系物都可以被双齿围沙蚕吸收。沙蚕对deca-和nona-BDEs的吸收速率常数(ks)为0.18~0.65d-1,其中BDE-207和-208的ks比BDE-206和-209的ks值略高。Nona-和deca-BDEs从沙蚕体内排出很快,各同系物在沙蚕体内的半衰期为0.7d。正是由于Nona-和deca-BDEs的强疏水性和较大的分子尺寸,使其难以从沉积物中解吸,而同时这些分子难于穿过细胞膜而很容易从生物体中排出,结果导致其生物有效性非常低,BDE-206和-209的BSAF值为0.017,BDE-207和-208的BSAF值为0.054。随着暴露时间增长,沙蚕体内BDE-206在九溴同系物中所占比例不断减少,而BDE-207和-208所占比例不断增加,这可能是由于BDE-209生物转化为BDE-207和-208的结果。
以淡水软体腹足类动物田螺(Cipangopaludina cahayensis)为受试生物,通过在DE-83染毒沉积物中的暴露养殖实验,研究十溴联苯醚(deca-BDE)和九溴联苯醚(nona-BDEs)在田螺体内的富集以及可能发生的生物转化。沉积物中的 nona-和deca-BDEs也可以被田螺吸收利用。田螺对BDE-209、-207和-206的吸收速率常数(ks)为0.029~0.042d-1,BDE-207>BDE-206>BDE-209。根据富集动力学曲线估算出的排出率常数(ke)为0.20~0.54d-1。其吸收速率常数和排出速率常数均低于沙蚕,这可能是由于田螺是舔食性而沙蚕是沉积食性,另外,田螺的肠道要比沙蚕的短。很低的吸收速率和很快的排出速率使得DE-83在田螺体内的生物富集非常低,BSAF为0.05~0.06,与沙蚕试验结果相似。这说明沉积物中nona-和deca-BDEs的生物有效性极低。田螺体内有明显低溴代同系物,如BDE-47和-99富集的现象,表明高溴代同系物在田螺体内发生脱溴转化。
模拟池塘生境,建立沉积层-水层体系养殖鲤鱼(Cyprinus carpio)幼体,同时在沉积层中养殖寡毛类环节动物正颤蚓(Tubifex tubifex, oligochaete),研究鲤鱼暴露于PBDEs染毒沉积物生境中,对PBDEs的吸收与排出动力学,对PBDEs的生物转化;沉积层中的底栖动物能否对鲤鱼富集PBDEs产生影响;以及与底栖无脊椎动物富集PBDEs的差异。结果表明无论是直接接触沉积物,还是用尼龙网将鲤鱼与底泥隔开,鲤鱼对沉积物中的BDE-28、-47、-100、-154和-153都表现出富集性,直接接触沉积物的暴露条件下,富集过程更快,富集量也更多。接触沉积物暴露条件下,鲤鱼对各富集同系物的吸收速率常数ks值为0.0063~0.16d-1,非接触暴露条件下,为0.0027~0.10d-1。随PBDEs的Kow增大,ks减小。BDE-99在鲤鱼体内被转化为BDE-47及其他低溴同系物,所以没有被富集。BDE-183的吸收速率常数ks值非常低,为9.8×10-5d-1。各同系物在鲤鱼体内的半衰期为5~28d。PBDEs在鲤鱼体内的分布基本是:头部>内脏>肌肉。鱼卵对PBDEs的富集能力比鱼体的富集能力强很多。颤蚓对所有测定PBDEs都表现出来富集作用,且富集量比鲤鱼的富集量高。