亚南极环境多介质中六溴环十二烷和得克隆的分布特征与生物富集

Hexabromocyclododecanes (HBCDs) and dechlorance plus (DP) are ubiquitous emerging persistent organic pollutants (POPs) in the environment. However, their Antarctic environmental levels and bioaccumulation are not clear. Therefore, the present study will select Sub-Antarctic South Shetland Islands and Fildes Peninsula coastal area, investigate the distribution characteristics of the isomers (α, β, γ-HBCD and syn-DP, anti-DP, Dec 602, 603, 604) in the area, and assess the bioaccumulation and biomagnification in marine food webs. The air, snow, soil, seawater, sediments and marine organisms will be sampled and analyzed to clarify HBCD and DP patterns, including their isomer concentrations, ratios and indications, elucidating the transfer and fate of HBCDs and DP in the coastal sub-Antarctic multimedia region. Important, bioaccumulation and biomagnification of HBCD and DP isomer in two typical food chains will be quantified. Based on all the studies, we will summarize the sub-Antarctic distributional characteristics and bioaccumulation patterns of the various HBCD and DP, and compare the distribution in the region with that reported in other areas. The project will reveal the polar environmental occurrence, migration and bioaccumulation of the new POPs, which are of great significance to better understand the pollution and risks under the global environment and climate change.

六溴环十二烷(HBCDs)和得克隆(DP)是环境中广泛存在的两类新型持久性有机污染物(POPs)，然而其在南极环境多介质和生物中的分布和富集未见报道。本项目拟选取亚南极南设得兰群岛和菲尔德斯半岛海域，研究不同异构体(α、β、γ-HBCD和syn-DP、anti-DP、Dec 602、603、604)的分布特征，探索食物链富集放大效应。采集大气、冰雪、土壤、地衣、粪土、海水、沉积物、海洋生物样品，分析HBCDs和DP的浓度水平，揭示其分布特征，着重探讨不同异构体的比例和意义，理解亚南极近海中HBCDs和DP的关键传输过程和最终归宿。研究典型食物链中不同异构体的生物富集、传递放大效应。总结亚南极HBCDs和DP分布特征及生物富集规律，并探讨与其他地区该类污染物分布规律的异同，为理解全球气候环境变化下新型POPs在极地环境中的分布迁移、食物链富集规律提供依据。

揭示环境中新型污染物的浓度水平和分布特征，阐明生物毒性和富集效应，对于理解其环境归趋、评价其生态风险、制定相应的污染防治措施至关重要。近年来的研究表明，六溴环十二烷(HBCDs)和得克隆(DP)已经成为环境中广泛存在的两类新型污染物。极地是全球POPs长距离传输的汇，研究其环境中POPs的含量水平、分布特征、传输机制、沉降历史、生物富集对于阐明其环境行为及其地球化学过程具有明显优势。首先，研究建立适用于极地样品中超痕量HBCDs的HPLC-MS/MS分析方法和得克隆类化合物的GC-MS(NCI)分析方法。经过两年研究建立了适用于极地环境痕量HBCDs和DP的高灵敏度方法，并建立了适用于极地水体66种痕量有机污染物分析技术，发表相关研究论文3篇；满足了研究的方法学需求，为今后极地相关污染物监测和研究提供技术支撑。其次研究亚南极区域典型环境介质中HBCDs和得克隆类化合物的污染水平与分布特征。项目执行期间，研究组开展3次南极科学考察和2次智利南极半岛国际联合考察，获取了南设得兰群岛尤其是菲尔德斯半岛地区大气、土壤、海水、沉积物、植物、动物、粪土、冰雪等样品共计600余份，分析了其在亚南极环境中含量和分布特征，解析了大气和洋流远距离传输仍是极地该类污染物的主要来源。最后，选取亚南极近岸海域典型食物链，着重探索食物链生物中HBCDs和DP的生物富集放大效应。研究以菲尔德斯半岛海域为典型区域，分析了红藻、鳞虾、贝类等9种生物样品中∑HBCDs和DP残留量，发现该区域生物体内α-HBCD所占比例最大，主要与α-HBCD溶解度相对较高，代谢速率慢有关，同时也与生物体自身选择性代谢吸收有关。HBCDs各异构体均具有较强生物富集能力，且α-HBCD生物放大能力要远大于β、γ-HBCD。在DP生物富集研究中，发现fanti值随着营养级增加呈现先增大后减小趋势，syn-DP比anti-DP具有更强富集能力，而anti-DP具有更大的食物链放大能力；对比DP和不同氯代PCBs在食物网中的生物放大效应，结果显示DP生物放大能力与高氯代PCBs相近，这可能受化合物本身辛醇水分配系数、氯原子个数或氯原子取代位置等因素影响。在完成上述三方面研究基础上，还开展了与HBCDs和DP相近的持久性有机污染物研究，如短链氯化石蜡、多溴联苯醚、多环芳烃等，为解释极地持久性有毒污染物的环境行为起了重要作用。