沉积物中多溴联苯醚的生物可利用性研究

摘要

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。