新型溴代阻燃剂的长距离传输与生物富集研究

• Main Author: 赵俊鹏
• Other Authors: 张庆华
• Format: Other/Unknown Material
• Language: unknown
• Published: 2020
• Subjects: 南极大气，鲸类，新型溴代阻燃剂，赋存特征，来源; antarctic Air; Cetaceans; Novel Brominated Flame Retardants; Occurrence Characteristics; Sources; Antarctic; Antarc*; Balaenoptera acutorostrata
• Online Access: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43707

由于传统的溴代阻燃剂（brominated flame retardants, BFRs）多溴二苯醚（polybrominated diphenyl ethers, PBDEs）具有高毒性、持久性、生物积累性和长距离迁移性被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》受控清单，新型溴代阻燃剂（novel brominated flame retardants, NBFRs）作为替代品得到更为广泛地使用。本研究旨在研究新型溴代阻燃剂的长距离传输与生物富集，选择了远离人类工业源的南极和受到人类活动影响较大的我国东南沿海为研究区域，分析了2011–2018 年的南极大气气相和颗粒相样品，对南极大气中的NBFRs 赋存特征、环境行为和来源进行探讨；利用2011–2017 年我国东南沿采集得到的鲸类肝脏和肌肉样品，对其体内PBDEs 和NBFRs 的赋存特征与生物富集进行研究。本研究为深入了解极地有机污染物的环境行为和来源以及我国东南沿海的BFRs 污染水平、生物富集和鲸类暴露风险提供科学依据。本研究的主要结果如下： （1）2011–2018 年南极大气（气相和颗粒相）中可检测出12 种NBFRs，气相与颗粒相的总浓度范围是0.27–3.0 pg m−3，在全球范围内处于较低水平。其中1,2,3,4,5-五溴-6-[2-(2,3,4,5,6-五溴苯基)乙基]苯（DBDPE）占主导地位，平均约贡献总浓度的50%。NBFRs 总浓度在2011–2018 年呈上升趋势，2012–2013 年的NBFRs 总浓度与2014–2018 年呈现显著的统计学差异（p < 0.01）。DBDPE 在2011–2018 年间呈现明显的上升趋势。NBFRs 总浓度、气相浓度、颗粒相浓度以及主要的化合物与温度之间无明显相关性，也无明显季节变化。NBFRs 主要分布在气相中（72% ± 16%），并且随着化合物log KOA 的增大，颗粒相的比例有所增加。气-粒分配模型研究表明，相比于平衡态分配模型（equilibrium-state-basedmodel），稳态分配模型（steady-state-based model）可以更好的预测NBFRs 的气-粒分配行为，尤其是在log KOA 较大时。NBFRs 无显著温度依赖性，表明大气长距离传输（long-range atmospheric transport, LRAT）是其主要影响因素。采样点的主要风向为西北区间（W–NWN，270°–337.5°）和东东南（ESE, 112.5°）。2014–2018 年来自ESE 方向的风和静风（C）的频率比2011–2013 年显著降低（p <0.01）；2014–2018 年来自西北区间的风的频率比2011–2013 年显著升高（p < 0.05）。NBFRs 的年平均浓度与ESE 和静风的频率呈现显著负相关关系（p < 0.05），而与来自西北区间的风的频率呈现显著的正相关关系（p < 0.05），显示了LRAT 对污染物水平的重要影响。手性NBFRs（α-TBECH 和β-TBCO）的对映体分数（EF）值的范围与标准品有显著差异（p < 0.01），证明其受到了二次源的影响，同时也为LRAT 提供了重要的证据。 （2）2011–2017 年我国东南沿海10 个物种的20 头鲸类的肝脏和肌肉中可检测出21 种PBDEs，浓度分别为38.8–3.64×103 ng g−1 lw（lipid weight）（638 ±888 ng g−1 lw）和61.8–6.76×103 ng g−1 lw（1.46×103 ± 2.08×103 ng g−1 lw），在全球范围内处于中等偏上水平。BDE-209、BDE-47 和BDE-154 是三种主要单体，显示了脱溴作用以及我国大量使用的特定组成比例的阻燃剂产品。我国东南沿海鲸类肝脏和肌肉中可检测出7 种NBFRs，浓度分别为2.45–254 ng g−1 lw（50.3 ±77.5 ng g−1 lw）和2.23–331 ng g−1 lw（56.4 ± 84.3 ng g−1 lw），也处于中等偏上水平。在所有样品中，DBDPE 是最主要的化合物，其次是HBBz，二者占总水平的80%以上。肌肉中的PBDEs 和NBFRs 浓度呈显著正相关，显示其可能有相似来源。肝脏中DBDPE / BDE-209 的比率随时间呈现缓慢增长的趋势。体长与PBDEs和NBFRs 的浓度呈负相关关系，但无显著性影响。雌、雄鲸类之间的PBDEs 和NBFRs 以及主要化合物BDE-47、BDE-209 和DBDPE 的浓度无显著差异（p >0.05），可能是大量PBDEs 和NBFRs 的使用和排放导致积累过程掩盖了母体传递的清除过程。肝脏和肌肉中的PBDEs 浓度有显著正相关关系（p < 0.05），PBDEs和NBFRs 在两种组织间无显著差异（p > 0.05）。鲸类在我国东南沿海水体中PBDEs 和DBDPE 的log BAF 均大于3.7，显示出较强的生物富集能力；除BDE-183、BDE-209 和DBDPE 的 BSAF（生物沉积物富集因子）小于1 外，其余PBDEs的BSAF 均大于1，显示出鲸类对沉积物中低、中溴代PBDEs 具有较强富集能力。中华白海豚（Sousa chinensis）、江豚（Neophocaena）和小须鲸（Balaenoptera acutorostrata） 三个鲸类物种体内的PBDEs 和NBFRs 水平较高，与它们的生活栖息地和饮食偏好有关，并且三种鲸类部分个体的PBDEs 浓度超过了毒性效应阈值，可能处于较高暴露风险中。