溴化阻燃剂复合污染对蚯蚓的毒性效应及机理研究

Several brominated flame retandants(BFRs), POPs or the possible "emerging" POPs, are selected as the target compounds in this project. Laboratory test, simulated ecosystem, and eco-survey methods were combined to depict joint toxicity of the "emerging" POPs on representative soil microfauna, earthworms. The toxic mechnisms of the joint pollution on earthworms are to be quantified by the analysis of the chemicals structure, bioavailability to earthworms, dynamic response of physiology and tissue structure, metabolic toxicity, genotoxity and cytotoxicity of earthworms.Biomarkers are to be screened,and then indicatores and environmental thresholds for eco-toxicological diagnosis are to be set. The BFRs exposure level in soils of Beijing and Tianjin suburbs are to be explored, and the risk of the polluted sites are assessed by combining the results of the eco-toxicologicla diagnosis and chemical analysis. The results of the project will be one of the scientific evidences on depicting the precautionary effects by the soil microfauna as the indicators for POPs pollution, provide technical support for the management of POPs-related chemicals.

目前，对包含PBDEs及各种替代品在内的多种溴化阻燃剂（BFRs）复合污染的生态风险评估由于缺乏基础毒性数据及毒性机理研究的支撑而难以实施。本课题拟以典型PBDEs物质及4种新型BFRs为例，通过人工土壤、半野外模拟及污染场地实地调查结合，探讨BFRs单一及复合污染对代表性土壤无脊椎动物（蚯蚓）个体水平的毒理效应；从污染物的化学结构、生物可利用性差异、作用途径、代谢过程、遗传毒性、细胞毒性等角度分析毒性效应机理，筛选生物标志物；构建BFRs土壤复合污染生态毒理诊断多指标体系，提出BFRs土壤环境基准；选择京津地区典型BFRs污染场地，进行污染场地生态毒理诊断，评估生态风险。本研究将为BFRs土壤污染的生物学监测和土壤修复提供数据支持，揭示以无脊椎动物作为BFRs污染指示生物的预警作用，为BFRs的生态风险评价和安全合理使用提供依据。

溴代阻燃剂（BFRs）因其优异的阻燃性能而在全球广泛生产和使用，但其生态风险也日益增强，而对BFRs污染的生态风险评估由于缺乏基础毒性数据及毒性机理研究的支撑而难以实施。. 本研究选择4种典型BFRs为研究对象，包括：2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47,毒性较高的PBDEs同系物）、十溴联苯醚（BDE-209, 唯一被允许生产的PBDEs同系物）、四溴双酚A (TBBPA)和六溴环十二烷(HBCD)，开展BFRs对蚯蚓的毒性效应和机制研究。采用人工土壤和自然土壤暴露14d、28d和42d后，从个体（存活、生长抑制率）、生理生化（CAT和 GST 酶活性）、基因表达(重要酶和热激蛋白的基因表达量)和代谢影响（筛选各BFRs对蚯蚓影响的标志代谢物）等不同层面研究了BDE-47、BDE-209、TBBPA和HBCD对赤子爱胜蚓的毒性效应和毒性机理。研究表明，4种物质毒性效应大小的顺序为：BDE-47>TBBPA>BDE-209, HBCD。由于BDE-209可降解为毒性更高的低溴代联苯醚，可以推断HBCD的生产和使用对土壤生态系统的不利影响是最小的。低毒性的溴代阻燃剂(HBCD和BDE-209)使蚯蚓通过加速蛋白质、脂肪和糖类代谢，加强无氧呼吸途径，获得更多能量清除体内过多的活性氧，保护机体正常运转。高毒的溴代阻燃剂（TBBPA和BDE-47）暴露阻碍蚯蚓的能量供应系统，影响渗透压调节，破坏神经及免疫功能。. 分析了BFRs在环渤海地区土壤污染状况、生产来源及空间分布特征，选择山东潍坊BFRs生产区污染场地，进行半野外模拟和生态毒理诊断。以概率风险评估为核心，构建区域多介质生态风险评估方法，该方法摒弃了过分依赖于环境标准的定性评价和针对单一物种的风险评价方法，在风险受体筛选、评价终点选择、多介质风险综合等方面进行了探索, 为特定区域多介质的污染物生态风险评价提供了定量表征的方法。. 本研究将为BFRs土壤污染的生物学监测和土壤修复提供数据支持，揭示以无脊椎动物作为BFRs污染指示生物的预警作用，为BFRs的生态风险评价和安全合理使用提供依据。