微塑料介导的卤代阻燃剂生物富集过程和机理

Microplastics (MPs) can serve as the transfer medium of halogenated flame retardants (HFRs), which influences the bioaccumulation of HFRs in aquatic and terrestrial organisms. However, the bioaccumulation process of HFRs mediated by MPs, and the contribution of MPs to HFR bioaccumulation have not been clearly elucidated. The project will firstly explore the influence of types and sizes of MPs, and the existence forms of HFRs in MPs on bioaccessibility of HFRs in MPs. The influence of black carbon and humic acid in soil and sediment, and lipid and protein in feeds on the emission or absorption of HFRs by MPs will also be accessed. The project will then study the contributions of soil, sediment, feeds, and MPs to the bioaccumulation of HFRs, especially the high molecular weight and very lipophilic HFRs in organisms. The project will finally validate the process and key factors of HFR bioaccumulation mediated by MPs. The fulfil of the project will gain knowledge about the HFR pollution from MPs, and the contribution of MPs to HFR bioaccumulation, and also give essential support to the assessment of ecological risks of HFRs.

微塑料可以作为卤代阻燃剂 (halogenated flame retardants, HFRs) 的传递媒介，影响HFRs在水生和陆生生物中的富集。但微塑料介导的HFRs生物富集过程，以及微塑料对HFRs生物富集的贡献尚不清楚。本项目将首先通过体外模拟实验，探讨微塑料理化性质和HFRs赋存形式对微塑料中HFRs生物可获得性的影响，以及土壤、沉积物、动物食物中的黑碳、腐殖质、脂肪、蛋白质等组分对微塑料释放和吸附HFRs的影响机制；然后通过室内动物暴露实验，研究微塑料、土壤、沉积物、食物摄入等暴露途径对生物体富集HFRs的贡献，尤其是高分子量和高亲脂性HFRs的贡献；最后通过野外食物链样品采集，验证微塑料介导的HFRs生物富集过程及关键影响因素。本研究的结果将提高对微塑料带来的HFRs污染的认识，增进对HFRs的生物富集过程和微塑料相关贡献的理解，为HFRs的生态风险评价提供依据。

微塑料是重要的卤代阻燃剂(Halogenated flame retardants，HFRs)环境传输介质，但微塑料介导的HFRs生物富集和食物链传递过程尚不清楚。本项目结合体外模拟、体内暴露、野外调研结果，阐明微塑料介导的HFRs体外生物可获得性、体内生物富集、野外食物链和食物网传递过程与机理。体外模拟实验发现微塑料粒径越小，HFRs的亲脂性越强，HFRs生物可获得越高，塑料材质也对HFRs生物可获得性有较大影响。微塑料表面吸附的HFRs可获得性远高于内部添加HFRs。室内动物暴露实验结果也证明，微塑料表面吸附的HFRs和食物中HFRs生物富集能力相当，远高于微塑料内部添加的HFRs。废弃电子垃圾拆解区的土壤和生物中微塑料丰度、粒径、材质均不同于文献报道值，丰度处于文献报道的较高区间，土壤中存在各种粒径微塑料，但生物体中粒径越细的微塑料丰度越高，除了聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯等通用塑料，各种工程塑料及可降解塑料也在土壤和生物体中频繁检出。分离土壤得到的不同粒径微塑料和土壤组分中主要HFRs是多溴联苯醚-209，且微塑料和土壤组分的多种HFRs具有显著相关性，说明微塑料可能是土壤中HFRs的主要来源。生物体中微塑料丰度是否使用体重校正，会导致不同的微塑料污染种间差异规律。陆地生物的微塑料材质比水生生物更多样，栖息地是决定不同野生动物体内微塑料材质的主要原因。鸟类食物链的微塑料传递效率取决于鸟类消化道的微塑料排出效率，细粒径微塑料的排出率和食物相当。稳定碳同位素可以作为陆地生物微塑料污染的指标，但水生生物微塑料污染与稳定碳氮同位素无相关性。野生动物的绝大多数HFRs以食物摄入来源为主，高亲脂性、塑料添加剂类的HFRs如多溴联苯醚-209可能以微塑料摄入来源为主。