塑料垃圾对陆生鸟类摄入和消化吸收溴系阻燃剂过程的贡献及影响

Brominated flame retardants (BFRs) are recognized as persistent organic pollutants ubiquitously detected in the environment. Some BFRs have been frequently reported as more bioaccumulative chemicals than other BFRs. The bioaccumulation of BFRs is greatly influenced by the BFRs intake efficiency via various pollution sources (eg. bird feed, soil, plastic waste) and the gastrointestinal absorption of BFRs. However, little studies attempted to trace the behaviors of BFRs in comprehensive bioavailability process of terrestrial birds. In contrast with bird feed or soil, plastic waste may be either BFR source or BFR absorption material in gastrointestinal tract, which would greatly influence the bioavailability of BFRs. In this study, we plan to select several representative terrestrial bird species and to identify the BFR sources in their chyme. Physiologically based extraction tests will be performed to assess the gastrointestinal absorption of BFRs in terrestrial birds. This study will explore the kinetics in the intake and gastrointestinal absorption of BFRs from various sources (eg. bird feed, soil, plastic waste), and also explore the impact of plastic waste on bioavailability of BFRs in terrestrial birds. This study will also gain our knowledge of the environmental behavior and ecological risk of BFRs in terrestrial environment.

溴系阻燃剂(BFRs)在陆生鸟类中的生物富集有一些特有的规律，陆生鸟类富集BFRs的过程受到鸟类食物、土壤、塑料碎片等不同污染源中的BFRs摄入、和BFRs在消化道内的释放吸收效率等多种因素影响, 但目前对BFRs污染源类型和具体的BFRs消化吸收过程的研究很少。同时，塑料垃圾这类特殊的污染源有消化道内释放和吸附BFRs的两种可能，是决定BFRs生物富集潜力的重要因素之一。本项目拟分析鉴定多种野外陆生鸟类的胃内容物，确定不同污染源如不同鸟类食物、土壤、塑料垃圾的BFRs摄入贡献；利用消化道模拟实验探讨BFRs在消化道内的释放与吸收规律；研究重点在于电子垃圾碎片是BFRs的主要污染源还是“吸附剂”，及其对陆生鸟类摄入与消化吸收BFRs的影响。本项目的完成将揭示陆生鸟类摄入和消化吸收BFRs的规律及塑料垃圾对此的贡献和影响，也将增进对陆地环境中BFRs环境行为和潜在生态风险的认识。

环境中的塑料垃圾是多种有毒有害工业污染物的源和传播媒介。但塑料碎片被生物摄入，塑料碎片中的有机污染物释放至生物消化道并被富集的过程少有研究。本项目通过对电子垃圾拆解区室内灰尘和土壤污染的调查发现，聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）塑料是该区域主要的塑料垃圾碎片，ABS塑料中含有高浓度的多溴联苯醚 209（BDE 209）、1,2-双（2,4,6-三溴苯氧基）乙烷（BTBPE）和十溴二苯乙烷（DBDPE）等溴代阻燃剂（BFRs）。土壤、沉积物和鸟类食物中的BFRs和有机磷酸酯（OPEs）在模拟鸟类消化液中的生物可获得性与辛醇-水分配系数（log KOW）呈负相关，而ABS塑料中亲脂性越高的化合物生物可获得性越高。原因是高亲脂性化合物和土壤、沉积物、食物残渣亲和力更高，难以释放至鸟类消化液。但塑料中的BFRs只是与聚合物机械混合，高亲脂性的BFRs更易于和消化液中的胆汁盐等大分子结合。ABS塑料中BFRs释放至鸟类消化液的过程复合二阶扩散模型。BFRs的log KOW值越高，ABS颗粒粒径越粗，扩散速率常数k2值越低，即BFRs的扩散速度越慢。在塑料-灰尘/沉积物-消化液的复合体系中，六溴至十溴PBDEs、BTBPE和DBDPE可以从塑料迁移到土壤和沉积物中，而磷酸三(丁氧基乙基)酯（TBOEP）和磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯（TDCIPP）则倾向于从土壤迁移至塑料。在塑料-鸟类食物-消化液的复合体系中，BFRs也从ABS塑料中迁移至消化液和食物残渣。大分子量高亲脂性的BFRs更容易从ABS塑料中浸出到消化液中，并且进一步被土壤、沉积物和食物残渣等介质吸附。当鸟类同时吞食塑料碎片、土壤、食物时，BFRs很可能在这些介质和消化液之间进行再分配。塑料碎片除了作为BFRs，尤其是高亲脂性BFRs的主要载体或释放源，也可以作为吸附剂吸附那些来自于其他介质（如土壤、鸟类食物）并且其本身不含有的BFRs。本研究的发现为塑料碎片和其他介质中BFRs的消化道释放潜力和生物富集过程提供了研究基础。考虑到鸟类的复杂食性和不同塑料类型中的BFRs含量差异，塑料碎片、土壤和食物等介质对鸟类BFRs生物积累的贡献仍有待进一步研究。