昆虫对新型卤代有机污染物的生物富集及其介导的环境迁移

Insects play a significant role in the transfer of contaminant from environment to biosphere and are also important vectors of contaminants transport from aquatic to terrestrial ecosystems because of their biomass and large number of taxonomic groups and species. Emerging halogen organic pollutants such as halogen flame retardant and chlorinated paraffin have attracted increasing concern due to their persistence and toxicity. However, Little is known about the accumulation of these chemicals in insects and the transfer mechanisms mediated by insects among different environmental compartments. In the present proposed study, 1) the bioaccumulation of emerging halogen organic pollutants in different family insects which have different habitats ( aquatic, terrestrial, and amphibious) will be examined; 2) the changes of these chemicals during metamorphosis of insects ( silkworm as a model organism) will be investigated, and 3) the trophic transfer of these chemicals within the food web with insects as important components will be explored. The results of this study will not only improve our understanding on the tranfer mechanisms of emerging halogen organic pollutants meditated by insects among different environmental compartments, but also provide information on the effects of chemical exposure on the insects. Meanwhile, it will give essential support to the bioindicator selection and assessment for the pollution by emerging halogen pollutants in environments.

昆虫是地球上种类和数量最大的动物群体，在污染物从环境向生物圈的迁移及水陆迁移中起到重要作用。由于具有持久性有机污染物的特性，新型卤代有机污染物如卤代阻燃剂和氯化石蜡的污染引起了人们的广泛关注。但昆虫对这些新型有机污染物的富集及昆虫介导的这些新型污染物的环境转移机制尚不清楚。本项目拟以新型卤代有机污染物为目标化合物，通过典型电子垃圾回收区不同类型（水生、陆生及水陆双栖）昆虫对污染物的富集、昆虫变态发育(以蚕为模式生物）过程中污染物的迁移与变化、及污染物在含有昆虫的食物链中传递与富集过程的研究，来了解环境介质中的污染物如何通过昆虫进入生物圈及在水陆生态系统中的迁移。本项目的研究结果对于增进我们对昆虫介导的卤代有机污染物在环境各圈层中的迁移转化机制的认识具有重要意义；对于认识卤代有机污染物环境污染对昆虫本身的影响也具有重要价值；同时也为环境中卤代有机污染物的生物指示性物种的选择和评价提供支持。

昆虫是生态系统的重要组成部分，也是连接初级生产者及次级消费者的桥梁，还是物质和能量跨生境流动的重要载体，在污染物的迁移与传输过程中具有重要作用。此外，昆虫还具有变态发育过程，该过程对污染物也具有重要的调控作用。本项目以一受电子垃圾污染的池塘及其周边地区为研究区域，采集了该区域内6个目共13种昆虫及以昆虫为食的水生、陆生及两栖生物和区域土壤、植物等样品，分析了相关样品中有机氯农药、多氯联苯、溴代及氯代阻燃剂、氯化石蜡及有机磷系阻燃剂及酞酸酯类等有机化合物，调查了相关化合物在不同种类昆虫中的富集及昆虫变态发育过程中的变化情况及昆虫介导的不同生境中食物链中的富集与生物放大过程。卤代有机污染物在昆虫、水生及两栖和陆生鸟类中的浓度范围分别为25~49000 ng/g lw, 31000 ~480000 ng/g lw 和 1300 ~ 300000 ng/g lw 有机磷阻燃剂和塑化剂在昆虫中浓度范围分别为2.3~91 ng/g ww 和 420至15600 ng/g ww。研究结果显示，随生境及食物的不同，不同种类昆虫的化学污染模式存在明显差异。在昆虫变态发育过程中，非极性的卤代有机污染物其浓度的成幼比与logKOW呈多段线性关系，极性的有机磷系阻燃剂和塑化剂则呈负线性相关。室内的暴露实验表明，在昆虫变态发育过程中，污染物在幼虫与成虫中的分配还存在浓度依赖性与性别差异，并且污染物的暴露还会显著影响家蚕的生长发育过程。水、陆生捕食者体内污染物的浓度与组成也存在明显差异。污染物在昆虫-温血动物食物链中生物放大系数显著高于昆虫-冷血动物。食物链放大系数与辛醇/水分配系数和辛醇/气分配系数的热图显示水、陆生食物链上污染物食物链放大存在显著差异。本项目还首次发现了MCCP在陆生食物链上的放大效应。该成果深化了我们对污染物在昆虫中的富集及昆虫介导的食物链传递的认识。在该项目的资助下，共发表学术论文24篇，学术专著1部。其中5篇文章发表在Environmental Science & Technology上，且两篇论文分别为作该杂志的第一和附封面文章。