高原河流中有机滤光剂的环境行为及生态毒理效应

Environmental behavior of pollutants in rivers in the plateau are closely related to its unique hydrodynamic and ecological environment. However, the knowledge in the variation processes and ecological effects of many emerging pollutants in the rivers in the plateau is limited. The aim of this research is to study the environmental behavior and ecotoxicological effects of organic UV filters (UV-Fs) in the plateau rivers through in situ and simulation experiments. The distribution of UV-Fs in water, sediments and aquatic organisms in the plateau rivers should be investigated first to clarify their bioaccumulation and trophic transfer, and to identify the trophic magnification of UV-Fs in food webs. Then, the adsorption-desorption, photodegradation and microbial degradation of UV-Fs in the multimedia systems will be determined to clarify their interphase process, to explore their transportation and transformation rules in the plateau rivers and to associate with environmental variables. Finally, the transgenerational and multigenerational effects of UV-Fs on aquatic animals at environmentally relevant concentrations will be performed to determine their adverse effects on the molecular biological and reproductive endpoints in parents and progeny, and to reveal the accumulative damage on the population health of aquatic animals by continual exposure to target pollutants. The above results could provide data for the early warning of ecological risks of UV-Fs in the plateau waters, and are of great significance to maintain the health of the aquatic ecosystems in the plateau.

高原河流污染物的环境行为与其独特的水动力和生态环境密切相关，然而现阶段对很多新型污染物在高原河流中的变化过程及生态效应仍不清楚。本项目以新型污染物——有机滤光剂（UV-Fs）为研究对象，采用野外观测和实验室模拟相结合的方法，首先研究UV-Fs在高原河流水相、沉积相和生物相中的分布特征，解析UV-Fs的生物累积和营养级传递规律，探明其在高原河流水生食物网的营养级放大效应。然后研究UV-Fs在高原河流水体多介质体系的吸附-解吸、光降解和微生物降解特性，解析其介质界面过程，阐明高原河流中UV-Fs的多介质迁移转化规律及环境驱动机制。最后研究环境相关浓度UV-Fs对水生动物的转代效应及多代效应，分析亲代和子代的分子生物学反应和繁殖响应，揭示水环境持续暴露对生物种群健康的累积损伤。成果可为高原水环境UV-Fs的生态风险早期预警提供数据支持，对维护高原水生态系统健康具有重要意义。

高原河流污染物的环境行为与其独特的水动力和生态环境密切相关，然而现阶段对很多新污染物在高原河流中的变化过程及生态效应仍不清楚。本项目针对具有独特生境的青藏高原河流水体，开展了有机滤光剂（UV-Fs）的环境赋存、生物累积、迁移转化及毒理效应研究。8种目标UV-Fs在雅鲁藏布江及其支流尼洋河水、胶体、悬浮颗粒物和沉积物中全部检出，在水生生物和鱼卵中检测到5种。研究发现奥克立林（OC）、二苯甲酮-3（BP3）和甲氧基肉桂酸乙基己酯（EHMC）具有生物累积性，慢性暴露可对水生生物产生中-高风险，并能够在食物链上传递、产生营养级稀释效应。研究了8种UV-Fs的多介质分配规律，发现自然胶体对UV-Fs的吸附能力远高于悬浮颗粒物和沉积物，揭示出水生自然胶体对UV-Fs的局部富集作用影响了其生物有效性。实验室模拟研究了8种UV-Fs 在高原自然环境下的转化过程和机理，发现水中EHMC、4-甲基亚苄亚基樟脑和阿伏苯宗在自然光照条件下易发生光降解，河水中存在的溶解性物质产生了促进作用；而雅鲁藏布江沉积物中的微生物对UV-Fs的降解能力有限，光降解是其主要转化方式。全生命周期暴露研究发现，EHMC和水杨酸乙基己酯（EHS）不仅能在斑马鱼体内积累，产生毒性效应，还能通过繁殖转移到F1子代体内，破坏F0代和F1代的神经和抗氧化防御系统，且F1代较F0反应更为强烈。发现了EHS通过改变斑马鱼亲代及子代的DNA甲基化模式来调控表观遗传，而父代DNA甲基化对子代的表观遗传起主导作用。基于单细胞测序技术，鉴定出斑马鱼胚胎神经中细胞是阿伏苯宗作用的靶细胞，阿伏苯宗主要通过调控her5、her6、her11、lfng、pax2a和fgfr4影响中枢神经系统神经元的分化和命运，胚胎中枢神经系统的早期胁迫对斑马鱼的行为产生了持续的影响。成果可为高原河流中UV-Fs的生态风险早期预警提供数据支持，为边远地区新污染物的风险管理和精准治理提供科学依据，同时对保护高原水资源环境、维护水生态系统健康具有重要意义。