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生态毒理与健康风险研究团队
识别出环境浓度溴阻燃剂长期对种群生态学影响

       近日环境学科期刊Environmental Science & Technology 在线发表了我院生态毒理与健康风险研究团队,借助实验室暴露研究结合统计学模型,预测了新型溴阻燃剂的环境浓度影响种群发展(DOI: 10.1021/acs.est.8b00569)。
       随着越来越多的新化学品生产使用后成为环境中持久性微量污染物,如何识别其长期存在可能的环境负效应成为重要的科学问题。实际生态环境中种群衰退甚至物种灭绝现象时有发生,而如何识别出生态紊乱的环境影响因子也相应成为人们所关注的课题。
       阻燃剂多溴联苯醚(PBDEs)因为污染危害已成为受控化学品,持续关注新增的替代型阻燃剂是课题组的研究内容之一,2-乙基己基-2,3,4,5-四溴苯甲酸(TBB)、双(2-乙基己基)-2,3,4,5-四溴邻苯二甲酸酯(TBPH)是新型溴阻燃剂,中国作为溴代阻燃剂生产和使用大国(中国阻燃剂生产量的年平均增长率达15%-20%,远远高于全球3%-4%的水平),加强对这些新增阻燃剂的研究,回答能否成为PBDEs的替代品,为风险管理提供大量有效的毒理学依据,不仅是履约和消除贸易壁垒的需要,也是保护长江这些重要水源地生态的需要。
       欧盟OECD或美国EPA通常使用慢性毒性试验来评价污染物对生物的毒性阈值,并确定无观测效应的安全浓度。但是忽略了生物个体层面在生长过程的不同阶段对环境污染物的可变的耐受性,也无法得知在所谓的安全浓度之下污染物长期暴露(比如30年)种群生态层面的影响。因此有必要进行生物全生命周期-多代效应实验室研究,结合构建种群发展模型,来预估环境存在浓度暴露是否会对种群产生不可逆的影响。
       环境分析学家也不断探索复杂环境介质中溴系污染物的存在形式。加拿大多伦多大学彭辉等人发现室内灰尘溴污染物一种染料合成中间体-2-溴-4,6-二硝基苯胺(BDNA),是主要存在物质。我们以BDNA为模式化合物,实验室研究其对模式生物斑马鱼的全生命周期-多代暴露效应,运用种群发展模型,构建了化合物对生物个体的影响导致种群发展紊乱的联系,根据“相似毒作用模式化合物可预测相关不良效应”的原则,对溴阻燃剂TBPH和TBB20年斑马鱼种群发展的潜在趋势进行预测(图1)。4 μg TBPH /g或3 μg TBB /g鱼食(干重)(约等于室内灰尘被检出的浓度),斑马鱼种群并未受到化合物的影响,仍然保证缓慢上升的趋势;当暴露剂量升高到15.95μg TBPH/g或13.63 μg TBB /g鱼食(干重),种群内禀增长率下降,当暴露剂量上升到 63.80 μg TBPH /g或54.53 μg TBB /g 鱼食(干重)(与某污水处理厂活性淤泥浓度相当),斑马鱼种群会在4年内灭绝(图2)。
图1 斑马鱼多代实验及种群发展模型

图2 未来20年斑马鱼种群变化趋势。rintrinsic为种群内禀增长率;粉色实线代表原始数据经模型预测的实际增长趋势,蓝色实线代表经蒙特卡洛模拟后斑马鱼随机增长趋势,灰色点线(上下限)代表模型置信区间。

       此论文第一作者为马志远博士研究生,通讯作者为刘红玲副教授。共同作者包括彭辉博士、靳亚茹硕士、张先明博士、谢显奕硕士研究生、简康硕士研究生、苏冠勇教授、唐宋博士,于红霞教授。研究工作得到国家自然科学基金(21677073和21377053)资助和污染控制与资源化国家重点实验室的支持,作者在此一并表示感谢!

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