PBDEs作為一種阻燃劑，因其優(yōu)異的阻燃性能和低廉的價格越來越廣泛的在我國各領(lǐng)域使用。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生活水平提高，家電（特別是手機、相機、電腦等消費型電子產(chǎn)品）淘汰周期大大縮短，這使得長江流域產(chǎn)生大量電子垃圾，再加之發(fā)達(dá)國家產(chǎn)生的電子垃圾有75%進(jìn)入中國，使電子垃圾中大量PBDEs向周圍釋放，嚴(yán)重污染了長江流域生態(tài)環(huán)境，危害人體健康。雖然我國在今年（2018年）年中禁止部分電子垃圾進(jìn)口，然而其他途徑產(chǎn)生的廢舊電子產(chǎn)品處理仍是一大難題；同時，電子垃圾僅僅是長江流域PBDEs的一小部分來源。PBDEs生產(chǎn)過程（我國大量生產(chǎn)以BDE-209和BDE-47為主的PBDEs）、鋼鐵冶煉、垃圾焚燒以及電器設(shè)備生產(chǎn)使用等都在向土壤、水體中不斷釋放大量PBDEs。由于其具有環(huán)境持久性，遠(yuǎn)距離傳輸，生物可累積性及對生物和人體具有毒害效應(yīng)等特性，PBDEs在水環(huán)境中的富集和毒理問題的研究已成為當(dāng)前生態(tài)學(xué)的一大熱點。關(guān)注PBDEs造成的長江流域毒理效應(yīng)和生態(tài)風(fēng)險，是實踐習(xí)總書記保護(hù)長江、修復(fù)長江理念亟待解決的課題。
目前已有的PBDEs研究資料主要集中在其環(huán)境行為研究，而關(guān)于這類持久性有機污染物在淡水生態(tài)系統(tǒng)生物體內(nèi)積累的研究資料有限，且缺乏PBDEs毒性復(fù)合效應(yīng)對淡水生物生理和生化指標(biāo)及生物標(biāo)志物影響的相關(guān)研究。這為我們探尋PBDEs生態(tài)風(fēng)險，保護(hù)長江生態(tài)環(huán)境， 保衛(wèi)長江生態(tài)安全帶來了困難。
為解決以上問題，中國科學(xué)院成都生物研究所生態(tài)過程與生物多樣性保育潘開文學(xué)科團(tuán)組熊勤犁等與中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心區(qū)域生態(tài)風(fēng)險與環(huán)境管理呂永龍研究組呂永龍研究員、史雅娟研究員合作，以長江重要的水生動物大型溞（Daphnia magna）為研究對象，系統(tǒng)的揭示兩種典型的PBDEs（2,2’,4,4 ,4,4’-四溴二苯醚（BDE-47）與十溴二苯醚（BDE-209））單獨和復(fù)合條件下對大型溞多層次 （個體、器官、分子水平）、多系統(tǒng)（運動系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng) 、神經(jīng)系統(tǒng)、抗氧化系統(tǒng)、解毒系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)等）生物標(biāo)志物的急性、慢性生態(tài)毒理效應(yīng)。結(jié)果顯示急性暴露后，BDE-47對大型溞運動系統(tǒng)48h活動抑制率 EC50為113.0μg/L，而BDE-209對活動抑制率無效應(yīng)，但顯著影響大型溞循環(huán)系統(tǒng)，增加其心率。兩種PBDEs復(fù)合后對大型溞活動抑制率表現(xiàn)出一定拮抗效應(yīng)，并且BDE-209濃度越高拮抗作用越顯著；而BDE-47和BDE-209復(fù)合后對大型溞循環(huán)系統(tǒng)表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)。經(jīng)過慢性暴露，BDE-47對大型溞存活率和生殖系統(tǒng)均有顯著影響，同時，BDE-47和BDE-209都顯著的干擾大型溞生殖周期，使其生殖周期提前。BDE-47對酶活性影響與BDE-209相同，在一定程度上抑制母溞神經(jīng)系統(tǒng)ChE酶活性和解毒系統(tǒng)GST活性，但大幅誘導(dǎo)其抗氧化系統(tǒng)CAT活性，并呈現(xiàn)劑量效應(yīng)關(guān)系。PBDEs復(fù)合后對大型溞的死亡率、生殖系統(tǒng)均表現(xiàn)為拮抗作用，對ChE酶活性表現(xiàn)為拮抗作用，而對GST 酶活性表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)，對CAT酶活性表現(xiàn)為先誘導(dǎo)后抑制。多層次、多系統(tǒng)生物標(biāo)志物的不同響應(yīng)結(jié)果為我們評估PBDEs生態(tài)風(fēng)險，進(jìn)行生態(tài)預(yù)警提供了可能性。
本研究使我們認(rèn)識了持久性有機污染物PBDEs與不同層次生物標(biāo)志物計量效應(yīng)關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)淡水生物多層次、多系統(tǒng)響應(yīng)機理；同時揭示了多種PBDEs對大型溞的復(fù)合效應(yīng)。本研究證明長期暴露于低劑量的PBDEs仍然會產(chǎn)不同系統(tǒng)、不同層次的毒理效應(yīng)，危害環(huán)境安全，當(dāng)下我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了淡水生態(tài)系統(tǒng)中PBDEs特別是多種PBDEs復(fù)合后的危害。該研究不僅為預(yù)測新型持久性有機污染PBDEs復(fù)合作用對長江中水生生物的影響提供理論基礎(chǔ)，也為今后保護(hù)長江生態(tài)環(huán)境，為尋找長江污染生態(tài)預(yù)警生物指示物，保衛(wèi)長江生態(tài)安全提供一些研究思路。
該研究獲得國家科技支撐項目 (2017YFC0505704)、國家自然科學(xué)基金（31700544、41671483）和西部之光“西部青年學(xué)者”項目（2016XBZG_XBQNXZ_B_005）支助。近日以“Sublethal or not? Responses of multiple biomarkers in Daphnia magna to single and joint effects of BDE-47 and BDE-209”為題發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY。
顯微拍攝暴露于PBDEs大型溞 （Daphnia magna） 各生物標(biāo)志物發(fā)生的系統(tǒng)反應(yīng)，雖美若星河，卻危機四伏（熊勤犁攝）。