重金属对多溴联苯醚在鱼体内生物富集、转化的影响及机制

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and heavy metals, which can cause combined water pollution, have been detected in various water environments. However, the effect of heavy metals on the bioaccumulation and biotransformation of PBDEs in fish are not known. In this project, laboratory research work will be conducted through in vivo and in vitro studies, by using instrumental-analytical methods, such as GC-MS, PCR, etc. The effect of heavy metals on bioaccumulation and biotransformation of PBDEs in fish exposed to the contaminant through two routes of water and food will be investigated, by characterising the change of key enzyme activites and the differences in gene expression in fish liver. In addition, by integrating the analysis of metabolic kinetics and enzyme kinetics in liver microsomes, the influential mechanisms will be finally revealed. The outcome of this research will deepen the understanding on the environmental behavior of PBDEs and provide scientific basis for the analysis of the combined pollution caused by PBDEs and heavy metals, which has great significance in evaluation of ecological risk.

多溴联苯醚（PBDEs）和重金属已在多种水体环境中检出，造成水体复合污染。目前，重金属对PBDEs在鱼体内的生物富集、转化影响尚未探明。本项目采用活体暴露与体外染毒相结合的研究方式，利用GC-MS、PCR等仪器分析手段开展实验室模拟研究。考察水体和食物两种暴露过程中，重金属对鱼体内PBDEs生物富集、转化影响，探明PBDEs-重金属联合暴露过程中鱼体内关键代谢酶活性变化及基因表达差异，结合肝脏微粒体体外代谢动力学以及酶动力学研究，最终揭示重金属对PBDEs生物富集、转化的影响机制。本项目的研究成果将有利于更加深入了解PBDEs的环境行为，对评价PBDEs-重金属复合污染生态风险具有重要意义。

本项目首先开展了环境样品中PBDEs和重金属含量的检测工作，采集长春市市售鱼类和松花湖鱼类，检测鱼样中PBDEs以及重金属含量，对污染物浓度水平、器官分布特征及健康风险进行分析评价。结果表明，虽然长春市市售鱼类以及松花湖鱼类中都有不同程度的重金属和PBDEs检出，但整体污染水平较低，食用健康风险较低。市售鱼类中Pb为主要的重金属污染，松花湖鱼类中BDE 28、47为主要的PBDEs同系物。其次，开展实验室模拟研究，以斑马鱼和鲫鱼为受试鱼类，进行活体暴露实验和体外染毒实验，探明重金属对PBDEs生物富集、转化的影响。结果表明，水体染毒暴露后，Pb促进了BDE47在斑马鱼体内累积，并且延缓了BDE 47排泄过程，对BDE 47的吸收速率常数k1，净化速率常数k2，半衰期t1/2以及生物富集常数BCF均产生影响。但是，Pb对BDE47在斑马鱼体内的两种代谢产物种类和含量并没有产生显著性影响。对斑马鱼肠道微生物群落多样性变化研究发现，BDE 47和Pb的暴露改变了斑马鱼肠道微生物中部分种群的结构和数量。对斑马鱼肌肉中5种关键酶活性变化研究发现，Pb和BDE 47暴露后，五种酶活性均有不同程度增加，且Pb+BDE 47复合染毒暴露对ECOD、CAT和SOD两种酶活性均呈现出协同效应。体外染毒实验利用鲫鱼的肝脏S9进行，研究发现BDE 47在S9中的代谢含量约在12%左右，代谢率较低，且Pb的加入对BDE 47肝脏体外代谢并没有产生显著影响。本项目主要研究结果为重金属和PBDEs复合污染风险评价提供理论基础。