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组织残留方法是将暴露生物的毒理学反应与生物组织内化学物质含量相关联的方法。基于我国水环境基准研究以及高营养级食鱼野生生物的保护现状,提出应用组织残留方法研究生物累积性化学物质的环境基准及区域生态风险评价。本研究选取了典型生物累积性物质汞以及新型污染物PBDEs为例,分别分析两种累积性物质对野生食鱼哺乳动物和鸟类的毒性效应以及敏感性差异;研究了甲基汞和PBDEs对高营养级野生食鱼生物的毒性参考值(TRV)和组织残留基准(TRC),分别给出了基于食物(或鱼组织)和野生生物组织(如肝脏、卵或羽毛)的组织残留基准;选取我国野生生物重要栖息地典型湖泊,检测了汞和PBDEs在鱼体内的组织残留,分析了其对水生生物的生态风险。主要研究结果如下:
(1)白朱鹭对甲基汞毒性最敏感,其生殖行为是最敏感的甲基汞毒性效应终点。应用关键研究法推导基准,选取白朱鹭的生殖毒性研究作为推导基准的依据,结合一个不确定因子(2.0)推导了甲基汞对食鱼鸟类的TRV和TRC。基于饮食中甲基汞残留的TRV为5.0 ng MeHg/g(bm)/d(平均摄入量,ADI),基于水鸟羽毛和血液的TRV分别为3.16μg THg/g(wwt)和0.365μg THg/g(wwt);相应的TRC分别为15.47 ng MeHg/g(wwt),3.16μg THg/g(wwt)和0.365μg THg/g(wwt)。应用物种敏感度分布法对10个物种的数据构建了甲基汞的物种敏感度分布曲线,计算得到的基于饮食残留的TRV和TRC分别是3.09 ng MeHg/g(bm)/d和9.56 ng MeHg/g(wwt)。
(2)水貂(Mustela vison)和美洲隼(Falco sparverius)是环境基准研究和风险评价中广泛使用的模式生物。本研究分析了DE-71对水貂和美洲隼的毒性效应,推导了基于饮食和组织中PBDEs残留的毒性参考值,将其用于推导毒性参考值以及栖息于中国湿地的食鱼野生生物的风险评价。选择PBDEs对水貂的甲状腺功能效应结果作为最适关键研究推导PBDEs对水生哺乳动物的TRV,基于饮食、ADI和水貂肝脏中PBDEs组织残留的TRV分别是0.1 mg DE-71/kg(wwt)、0.01mg DE-71/kg bm/day和1.2 mg∑PBDEs/kg(1wt)。应用美洲隼生殖效应的结果推导PBDEs对食鱼鸟类的TRV,基于饮食、ADI和鸟蛋中PBDEs组织残留的TRV分别是0.1 mg DE-71/kg(wwt)、0.018 mg DE-71/kg bm/day和131.6 ng∑PBDEs/g(wwt)。对比基于ADI的TRV值,表明水貂比美洲隼对PBDEs更加敏感。
(3)研究检测了滇池和太湖鱼体内的PBDEs的含量,结果显示鱼体内PBDEs同系物组成与DE-71相似,BDE-47占主要部分,然后是BDE-28,BDE-100,BDE-154,BDE-99和BDE-153。鱼体和DE-71同系物组成的主要差异是野生鱼体内BDE-17和BDE-28含量相对较高。基于滇池和太湖鱼体内PBDEs残留以及本研究提出的PBDEs毒性参考值进行野生生物食鱼风险评价,结果表明两个湖泊的PBDEs均不会对当地食鱼野生哺乳动物和鸟类产生有害效应。
(4)基于鱼体全身和鱼卵中汞的残留量对鱼的健康进行了风险评价。全身汞残留分析表明太湖和白洋淀鱼存在低风险,且高营养级物种比其他物种风险稍高。鱼卵中汞残留量风险分析表明白洋淀鱼卵汞残留可能会对部分鱼卵的发育和生殖行为存在潜在有害风险。
本研究系统分析了甲基汞和PBDEs对食鱼野生生物的毒性效应,提出了基于饮食和生物组织的甲基汞和PBDEs的组织残留基准。研究结果可以为中国及其他区域水生态系统中水生哺乳动物和鸟类的风险评价提供科学依据,也对研究其他生物累积性化学物质的中国野生生物基准有借鉴意义。基于组织残留方法的环境基准和生态风险评价结果为相应区域的污染物管理和控制提供了更加科学的依据,可以用于完善我国持久性、生物累积性和有毒化学物的控制和管理体系。