海洋環(huán)境中的新污染物不僅直接危害生物群落，還可以通過遷移轉(zhuǎn)化和在生態(tài)系統(tǒng)各單元之間的傳遞，對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴重威脅。因此，準確闡釋海洋新污染物在生態(tài)系統(tǒng)層面的富集規(guī)律和傳遞機制成為海洋生態(tài)環(huán)境保護中一個亟待回答的重要科學(xué)問題。近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室徐向榮團隊在新污染物（有機磷阻燃劑和類固醇激素）河口食物網(wǎng)生物富集與傳遞機制方面取得了最新研究進展，詳細解析了污染物代謝轉(zhuǎn)化過程對河口食物網(wǎng)富集和傳遞效率的關(guān)鍵影響機制，為探索海洋生態(tài)系統(tǒng)層面新污染物的生態(tài)效應(yīng)提供了新思路。
研究團隊對珠江口典型食物網(wǎng)中有機磷阻燃劑（OPFRs）及其代謝產(chǎn)物的生物富集與傳遞機制進行了深入解析。研究發(fā)現(xiàn)，磷酸三(2-丁氧基乙基)酯（TBOEP）和磷酸三(2-氯丙基)酯（TCPP）是食物網(wǎng)中富集量較高的OPFRs；磷酸二正丁酯（DNBP）、2-(2-丁氧基乙基)磷酸酯（BBOEP）、磷酸二苯酯（DPHP）是豐度較高的代謝產(chǎn)物，且代謝產(chǎn)物濃度接近甚至超過對應(yīng)的OPFRs。大部分OPFRs未呈現(xiàn)顯著生物放大現(xiàn)象，有的甚至呈現(xiàn)生物稀釋現(xiàn)象；與此同時，生物體中OPFRs代謝產(chǎn)物的濃度隨營養(yǎng)級升高而升高，形成OPFRs代謝產(chǎn)物的“偽生物放大現(xiàn)象”。 然而，這這種現(xiàn)象并不是由于代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)傳遞引起的，而是因為高營養(yǎng)級生物的代謝轉(zhuǎn)化能力更強，使得更多的OPFRs被轉(zhuǎn)化為代謝產(chǎn)物而富集于體內(nèi)造成的。這一現(xiàn)象與阻燃劑母體化合物的生物稀釋（或不顯著生物放大）相對應(yīng)，共同說明代謝轉(zhuǎn)化是影響OPFRs食物網(wǎng)傳遞的重要機制（圖1）。以上成果在發(fā)表環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Environmental Science & Technology（自然指數(shù)期刊、IF: 11.357）上，團隊碩士生黃倩怡為論文第一作者，侯瑞副研究員和徐向榮研究員為共同通訊作者。
圖1 珠江口食物網(wǎng)中OPFRs及代謝產(chǎn)物的共富集與傳遞過程
此外，研究團隊通過酶解的方法系統(tǒng)研究不同形態(tài)類固醇激素（自由態(tài)和結(jié)合態(tài)）在河口食物網(wǎng)中的組成、生物富集和食物網(wǎng)傳遞規(guī)律，討論了類固醇激素的化學(xué)性質(zhì)和生物自身因素對生物富集的影響。研究發(fā)現(xiàn)，與非酶解法處理的生物樣品相比，經(jīng)酶解處理的生物樣品中檢出的類固醇激素總濃度更高，且種類更多。自由態(tài)和結(jié)合態(tài)的代謝物是河口生物組織中類固醇的重要組成。大多數(shù)合成類固醇具有生物富集性。生物樣品的體長、體重、水含率和營養(yǎng)級對生物富集有明顯影響，而脂質(zhì)含量和疏水性則無影響。在無脊椎動物食物網(wǎng)中，17α-methyltestosterone呈現(xiàn)生物放大，而17β-boldenone則呈現(xiàn)生物稀釋現(xiàn)象。17β-boldenone、17α-methyltestosterone、prednisolone和norgestrel的結(jié)合態(tài)代謝物在整個食物網(wǎng)中呈現(xiàn)生物稀釋現(xiàn)象。該研究結(jié)果表明，在以后的研究中應(yīng)充分重視不同形態(tài)的代謝物的存在，特別是在生物樣品中，否則可能會嚴重低估類固醇激素的生態(tài)風(fēng)險和人體健康風(fēng)險（圖2）。以上成果發(fā)表于環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Water Research（自然指數(shù)期刊、IF: 13.4）上，劉珊副研究員為論文第一作者，徐向榮研究員為通訊作者。
圖2 珠江口食物網(wǎng)中類固醇激素及代謝產(chǎn)物的生物富集和食物網(wǎng)傳遞
綜上所述，我們認為海洋新污染物的代謝產(chǎn)物本身同樣具有一定生物累積性，解析污染物的代謝轉(zhuǎn)化過程并甄別代謝產(chǎn)物在食物網(wǎng)中共積累情況可為揭示新污染物富集規(guī)律和食物網(wǎng)傳遞機制提供重要視角。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室（廣州）重大專項創(chuàng)新團隊項目、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室項目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、廣州市科技計劃項目等的資助。
相關(guān)論文信息：
Huang, Qianyi; Hou Rui*; Lin, Lang; Li, Hengxiang; Liu, Shan; Cheng Yuanyue; Xu, Xiangrong*. Bioaccumulation and Trophic Transfer of Organophosphate Flame Retardants and Their Metabolites in the Estuarine Food Web of the Pearl River, China, Environmental Science & Technology, 2023, 57(9): 3549-3561. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c05619.
Liu, Shan; Xu, Ru; Pan, Yun-Feng; Huang, Qian-Yi; Wu, Nian-Nian; Li, Heng-Xiang; Lin, Lang; Hou, Rui; Xu, Xiang-Rong*. Free and conjugated forms of metabolites are indispensable components of steroids: The first evidence from an estuarine food web. Water Research, 2023, 235, 119913. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119913.
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