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成都生物所长江水生态毒理水环境安全研究获进展
2018年11月30日 来源: 科学网

       长江流域在我国生态保护和环境安全中有着无可替代的重要地位,但是现如今长江流域却面临一种新型持久性有机污染物(POPs)——多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)的污染。


       PBDEs作为一种阻燃剂,因其优异的阻燃性能和低廉的价格越来越广泛的在我国各领域使用。随着我国经济发展,生活水平提高,家电(特别是手机、相机、电脑等消费型电子产品)淘汰周期大大缩短,这使得长江流域产生大量电子垃圾,再加之发达国家产生的电子垃圾有75%进入中国,使电子垃圾中大量PBDEs向周围释放,严重污染了长江流域生态环境,危害人体健康。虽然我国在今年(2018年)年中禁止部分电子垃圾进口,然而其他途径产生的废旧电子产品处理仍是一大难题;同时,电子垃圾仅仅是长江流域PBDEs的一小部分来源。PBDEs生产过程(我国大量生产以BDE-209和BDE-47为主的PBDEs)、钢铁冶炼、垃圾焚烧以及电器设备生产使用等都在向土壤、水体中不断释放大量PBDEs。由于其具有环境持久性,远距离传输,生物可累积性及对生物和人体具有毒害效应等特性,PBDEs在水环境中的富集和毒理问题的研究已成为当前生态学的一大热点。关注PBDEs造成的长江流域毒理效应和生态风险,是实践习总书记保护长江、修复长江理念亟待解决的课题。


       目前已有的PBDEs研究资料主要集中在其环境行为研究,而关于这类持久性有机污染物在淡水生态系统生物体内积累的研究资料有限,且缺乏PBDEs毒性复合效应对淡水生物生理和生化指标及生物标志物影响的相关研究。这为我们探寻PBDEs生态风险,保护长江生态环境, 保卫长江生态安全带来了困难。


       为解决以上问题,中国科学院成都生物研究所生态过程与生物多样性保育潘开文学科团组熊勤犁等与中国科学院生态环境研究中心区域生态风险与环境管理吕永龙研究组吕永龙研究员、史雅娟研究员合作,以长江重要的水生动物大型溞(Daphnia magna)为研究对象,系统的揭示两种典型的PBDEs(2,2’,4,4 ,4,4’-四溴二苯醚(BDE-47)与十溴二苯醚(BDE-209))单独和复合条件下对大型溞多层次 (个体、器官、分子水平)、多系统(运动系统、循环系统 、神经系统、抗氧化系统、解毒系统以及生殖系统等)生物标志物的急性、慢性生态毒理效应。结果显示急性暴露后,BDE-47对大型溞运动系统48h活动抑制率 EC50为113.0μg/L,而BDE-209对活动抑制率无效应,但显著影响大型溞循环系统,增加其心率。两种PBDEs复合后对大型溞活动抑制率表现出一定拮抗效应,并且BDE-209浓度越高拮抗作用越显著;而BDE-47和BDE-209复合后对大型溞循环系统表现为协同效应。经过慢性暴露,BDE-47对大型溞存活率和生殖系统均有显著影响,同时,BDE-47和BDE-209都显著的干扰大型溞生殖周期,使其生殖周期提前。BDE-47对酶活性影响与BDE-209相同,在一定程度上抑制母溞神经系统ChE酶活性和解毒系统GST活性,但大幅诱导其抗氧化系统CAT活性,并呈现剂量效应关系。PBDEs复合后对大型溞的死亡率、生殖系统均表现为拮抗作用,对ChE酶活性表现为拮抗作用,而对GST 酶活性表现为协同效应,对CAT酶活性表现为先诱导后抑制。多层次、多系统生物标志物的不同响应结果为我们评估PBDEs生态风险,进行生态预警提供了可能性。


    本研究使我们认识了持久性有机污染物PBDEs与不同层次生物标志物计量效应关系,并发现淡水生物多层次、多系统响应机理;同时揭示了多种PBDEs对大型溞的复合效应。本研究证明长期暴露于低剂量的PBDEs仍然会产不同系统、不同层次的毒理效应,危害环境安全,当下我们远远低估了淡水生态系统中PBDEs特别是多种PBDEs复合后的危害。该研究不仅为预测新型持久性有机污染PBDEs复合作用对长江中水生生物的影响提供理论基础,也为今后保护长江生态环境,为寻找长江污染生态预警生物指示物,保卫长江生态安全提供一些研究思路。


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