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持久性有机污染物在植物体内的吸收迁移行为及其毒理效应

刘稷燕  孙丽  李艳林  江桂斌  
【摘要】:持久性有机污染物(POPs)是一类具有高毒性、环境持久性、生物累积性的有机污染物,能通过食物链累积、放大,并对人类健康造成危害。短链氯化石蜡(SCCPs)是一类典型的POPs,被广泛用于纺织品、橡胶和塑胶的阻燃剂,皮革处理剂,油漆和塑化剂,以及金属加工油添加剂等,因而广泛存在于空气、水、土壤、沉积物、污泥和人类食物等各种环境介质中,对无脊椎动物水蚤和鱼类均具有慢性毒性效应。关于SCCPs的研究,特别是针对我国的环境污染状况的系统性的研究还比较少[1]。植物是生物圈的重要组成部分,各种化合物地球化学循环过程的重要环节,但关于SCCPs与植物之间的相互作用的研究却成为急需填补的空白。羟基和甲氧基取代的多溴联苯醚(OH-,MeO-PBDEs)是多溴联苯醚(PBDEs)的类似物,在多种环境介质中如雨、雪、污泥、海产品、海鸟、海洋哺乳动物中均有检出。虽然报道称其具有海洋天然来源,但实验室内的暴露研究表明它们同时也是PBDEs的潜在生物代谢产物。在许多的动物活体和离体暴露研究中均发现PBDEs可以被生物转化为不同的OH-,MeO-PBDEs。我们前期的研究表明BDE-47和BDE-28在南瓜植株体内可以转化为OH-,MeO-PBDEs[2,3],OH-和MeO-PBDEs之间也存在相互转化的过程[4]。而来自海产品中的MeO-PBDEs则可以通过海产加工厂、海鲜市场等途径进入陆地环境,并在植物体内累积[5]。但是OH-、MeO-PBDEs是如何进入植物的,在植物体内又是如何迁移和分布,动力学过程如何都还需要进一步的研究。我们选取了生长速度较快的大豆、小麦等植物作为模式生物,在实验室内进行了暴露实验,用氯化度为51.5%,碳链为10-13的SCCPs工业混标、OH-、MeO-PBDEs的单标进行了活体暴露,研究了这些目标化合物在植物体内的吸收、迁移、和分布,并研究了化合物在植物体内富集的动力学过程,以增加对其环境行为的了解。初步结果表明,SCCPs的暴露浓度为5-100ng/mL时,对植物生长过程中的含水率没有影响,但显著影响植物的脂含量。暴露组样品根部SCCPs的浓度为464.77ng/g,茎叶中SCCPs的浓度为从下而上存在递减趋势,从2920.12ng/g下降至280.03ng/g,说明大豆对SCCPs具有较好的吸收能力且SCCPs可以在植物体内迁移。在空白对照植物的根部和茎叶中均检测到SCCPs,浓度从上而下递减,说明SCCPs可以从暴露体系中挥发并吸附、吸收到空白植物体内,在植物体内也存在自上而下的传输。OH-、MeO-PBDEs均可被大豆、小麦吸收,并在植物体内发生自下而上的迁移。结果表明,暴露溶液中的化合物含量迅速下降,12天左右,溶液中的化合物已经基本吸附、吸收至植物。植物根部是化合物首先接触的部位,富集量也最大,而迁移到叶中的化合物含量相对低很多。暴露结束后能在植物体内观测到明显的从根到茎、叶含量降低的趋势。未种植植物的对照组中,在暴露过程中化合物存在一定程度的挥发损失,但因为空白对照组中并未检测到相应的化合物,所以暴露组之间并无交叉污染。通过最终的质量平衡计算,无植物对照组与暴露组存在差异,表明暴露体系中很可能存在这些化合物的生物代谢过程和产物。在前人的研究报道中,通常同一种植物对不同化合物的环境行为是不同的,而同一种化合物在不同的植物中环境行为也有可能存在差异。但在我们的研究中,大豆、小麦对所选的OH-、MeO-PBDEs的吸收、富集、和迁移行为并无显著差别,而不同化合物在同一种植物中的行为也没有明显差异,其原因还有待进一步研究。

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