新型溴代阻燃劑（NBFRs）的食物網傳遞動力學和水生態環境風險研究取得新進展
近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態重點實驗室研究員徐向榮團隊在新型溴代阻燃劑（NBFRs）的食物網傳遞動力學和生態風險方面取得了最新研究進展，相關成果發表于環境領域權威期刊Environmental Science & Technology（《環境科學與技術》）和Water Research（《水研究》）上。
新污染物的環境行為和生態風險是目前環境科學前沿問題之一。新型溴代阻燃劑（Novel brominated flame retardants, NBFRs）作為一類備受關注的新污染物，可在海洋環境中大量賦存，對海洋生態系統構成潛在威脅。NBFRs已被發現具有較強“PBT特性”（環境持久性、生物積累性、毒性），但其生態系統層面的富集效應和風險仍未確切闡明。已有多項研究關注NBFRs的食物網富集及傳遞，但大多局限于調查和評價某幾種特定化合物的放大效應，缺乏對污染物因結構不同導致的特異性富集和食物網傳遞機制的系統解析。并且，新型阻燃劑不斷涌現增加了精確評估其生物富集放大效應和生態風險的工作量和難度，只有從污染物結構和性質水平出發，系統揭示其食物網富集傳遞的主控機制和影響因素，才能科學有效地預測和評價其生態風險。
研究團隊首先開展了全球范圍內水環境中NBFRs分布特征、富集特性和環境歸趨的數據薈萃研究（圖1）。研究解析了NBFRs在全球水環境中的“源—匯”格局，發現污染物的來源決定了其環境分布特征，沉積物是河流、湖泊和海洋環境中的NBFRs匯；NBFRs的生物和非生物降解過程均比較緩慢，具有很強的環境持久性；NBFRs的強疏水特性和弱代謝速率引發了該物質較高生物富集特性和食物網傳遞效率。
圖1 NBFRs在水環境中的行為及特性
其次，研究團隊以南海西沙群島典型珊瑚礁海域為研究區域，研究了NBFRs在熱帶海洋食物網中的富集程度，發現∑NBFRs濃度隨營養級增加趨勢：海參 < 蟹類 < 貝類 < 草食性魚類 < 雜食性魚類，NBFRs的營養放大因子 (TMF) 范圍為 1.53—5.32，均呈現出顯著的生物放大現象。利用單因素相關分析和混合線性模型探討了NBFRs生物富集的影響因素，結果表明污染物疏水性驅動的脂質分配是控制大多數NBFRs在海洋物種中的生物積累的主要機制。通過基于所調查魚類的肝微粒體代謝實驗，發現NBFRs可在石斑魚和胡椒鯛的體內中發生緩慢代謝，但代謝轉化速率（CL）與污染物的結構相關。研究發現，除特定污染物外（TBPH）外，NBFRs的代謝轉化速率（Log CL）和TMF之間存在顯著負相關關系（p < 0.05）。雖然NBFRs的生物富集由其疏水性驅動，但經多元線性回歸分析發現代謝轉化速率是比疏水性（Log KOW）更重要的營養傳遞效率影響因素（圖2）。
圖2 NBFRs在南海熱帶食物網中的營養傳遞動力學及影響機制
最后，研究團隊評估了NBFRs在全球水環境中的生態風險，評估結果強調污染源區域和河口近岸海域的生態系統最易受NBFRs的影響（圖3）。
圖3 NBFRs的全球水生態風險評估
該研究工作通過探討NBFRs的行為和特性，分析了NBFRs在南海熱帶食物網中的營養傳遞動力學，揭示了疏水性和代謝轉化特性對NBFRs富集和放大效應的決定作用，為預測該類型新污染物的水生態風險提供重要的理論依據。
南海海洋所助理研究員侯瑞為論文的第一作者，徐向榮為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目、自然資源部海洋生態環境科學與技術重點實驗室開放基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金項目、中國科學院南海生態環境工程創新研究院項目和南方海洋科學與工程廣東省實驗室項目等的資助。
相關論文信息： Hou, Rui; Huang, Qianyi; Pan, Yunfeng; Lin, Lang; Liu, Shan; Li, Hengxiang; Xu, Xiangrong*. Novel brominated flame retardants (NBFRs) in a tropical marine food web from the South China Sea: The influence of hydrophobicity and biotransformation on structure-related trophodynamics, Environmental Science & Technology, 2022, 56(5): 3147-3158. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c08104.
Hou, Rui; Lin, Lang; Li, Hengxiang; Liu, Shan; Xu, Xiangrong;* Xu, Yiping; Jin, Xiaowei; Yuan, Yong; Wang, Zijian. Occurrence, bioaccumulation, fate, and risk assessment of novel brominated flame retardants (NBFRs) in aquatic environments — A critical review, Water Research, 2021, 198: 117168. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117168.
