上海地区留鸟麻雀中多溴联苯醚（PBDEs）空间分布特征研究.pdf

为了探明上海地区留鸟麻雀中多溴联苯醚（PBDEs）污染水平、分布模式及其区域性地理分布特征，本研究以上海为典型研究区域，检测了不同功能区域内麻雀肌肉中PBDEs的含量。结果发现，上海麻雀肌肉样品中7PBDEs含量（BDE 28、BDE 47、BDE 99、BDE 100、BDE 153、BDE 154和BDE 183含量之和，以脂质质量计）范围为9.083.6 ngg-1，BDE 209最高含量达292.0 ngg-1，BDE 209平均含量是7PBDEs平均含量的2倍左右，表明十溴联苯醚（Deca）商业品是上海地区麻雀中PBDEs的主要污染源。上海工业园区和城市中心地区样品中8PBDEs含量（7PBDEs和BDE 209含量之和）显著高于农村地区的麻雀样品，8PBDEs地理空间分布遵从填埋场工业园区城市中心地区城郊结合部农村的规律，垃圾填埋场、工业园区是上海区域潜在的PBDEs的释放源。与全国其他地区相比，上海市麻雀中PBDEs含量处于较低水平，上海地区PBDEs的生态风险较小，但垃圾填埋场、工业园区和中心城区的个别麻雀样品PBDEs含量水平较高，其潜在环境风险不容忽视。关键词：多溴联苯醚（PBDEs）；留鸟；麻雀；空间分布；上海中图分类号：X503.224文献标志码：A文章编号：1672-2043（2023）08-1703-07doi:10.11654/jaes.2022-1156农业环境科学学报第42卷第8期多溴联苯醚（Polybrominated diphenyl ethers，PBDEs）是使用最广泛的有机阻燃剂之一，由于其热稳定性好、阻燃效率高，而被广泛应用于纺织、家具、建材和电子等产品，但因为环境毒理效应，其已被限制或禁用。PBDEs在环境中难以降解，具有高亲脂性，并且能随食物链产生生物富集和放大效应1-2。研究表明，PBDEs是一种致癌并且具有内分泌干扰毒性的有毒物质，其生态环境效应已成为当前环境科学的研究热点3-5。鸟类6作为环境指示生物工具被广泛应用于监测环境污染、维护生态平衡等环境科学领域，利用鸟类样品监测环境污染、研判环境生态风险并早期预警，已是非常有力的环境监测方式。按照迁徙特性，可以将鸟类分为留鸟、候鸟和迷鸟三类。鸻鹬和鸭类等候鸟可作为指示生物来研究亚太地区PBDEs污染情况。留鸟是指终年生活在一个地区的鸟类，大部分留鸟甚至终身不离开自己的巢区，活动范围仅限于出生地区域，不随季节变化而迁徙。留鸟是当地污染的最佳指示生物。麻雀是广泛居留于全球城市的常见鸟类，多活动在有人类居住的地方，与人类的关系非常密切，其体内污染物能够反映出当地环境中的污染负荷，是很好的当地环境指示生物。已有研究采用麻雀羽毛监测环境中的重金属物质，表明麻雀能够作为城市环境的指示物种7。在全球范围内所采集的椋鸟蛋样品作为有机卤素污染物指示的研究中发现，PBDEs含量（以脂质质量计）最大值出现在加拿大，均值为4 400 ngg-1，标准差为830 ngg-1，PBDEs含量最小值出现在西班牙，均值为3.7 ngg-1，标准差为0.1 ngg-1，该结果反映出加拿大和西班牙在环境质量、工业化和城市化方面的差异8。本研究关注上海不同功能区域麻雀PBDEs含量水平，涉及到垃圾填埋场、中心城区、工业园区、城郊结合部、农村地区和偏远地区，评价上海地区不同城市化水平以及工业水平差距下，各区域留鸟麻雀中PBDEs的污染水平及其地理空间分布特征，了解上海各地PBDEs释放源与当地麻雀体内PBDEs含量之间的关系，并通过与国内外其他区域的留鸟中PBDEs含量的比较，评价上海地区环境中PBDEs的污染现状。1材料与方法1.1 样品采集信息2012年至2013年在上海市各地采集麻雀样品共37只，覆盖到上海城市地区、城郊结合部、农村和偏远地区、各工业园区和填埋场等，表1列举了各个功功能区域Functional area城市地区浦东新区城郊结合部闵行区城郊结合部嘉定区城郊结合部松江区城郊结合部青浦区城郊结合部金山区城郊结合部南汇地区城郊结合部农村地区偏远地区样品标号Sample labelU-1、U-2、U-3PD-S-1、PD-S-2、PD-S-3MH-S-1、MH-S-2JD-S-1、JD-S-2、JD-S-3、JD-S-4、JD-S-5SJ-S-1、SJ-S-2、SJ-S-3、SJ-S-4、SJ-S-5QP-S-1、QP-S-2、QP-S-3JS-S-1NH-S-1、NH-S-2、NH-S-3、NH-S-4JD-R-1、JD-R-2、SJ-R-1、SJ-R-2、QP-R-1、QP-R-2、JS-R-1、NH-R-1、NH-R-2Re-1、Re-2活动地区Home range陆家嘴金融贸易区、徐汇区商圈浦东新区人口住宅区闵行区人口住宅区嘉定区人口住宅区、工业园区松江区人口住宅区、工业园区青浦区人口住宅区、工业园区金山区人口住宅区南汇城镇住宅区、老港垃圾填埋场、工业园区覆盖嘉定、松江、青浦、金山、南汇农村地区覆盖南汇、奉贤区，远离城市中心地带栖息地类型Habitat type人工灌丛、人工草地人工灌丛、人工草地人工灌丛、人工草地人工灌丛、人工草地人工灌丛、人工草地人工灌丛、人工草地人工灌丛、农田农田、人工灌丛、人工草地农田农田、湿地表1 上海各地区麻雀样品信息Table 1 Detailed information of eurasian tree sparrow samples in Shanghaiindustrial parks were significantly higher than that in rural areas.The geographical distribution pattern of 8PBDEs followed the rule oflandfill industrial park urban central area suburban area rural area.Shanghai waste landfills and industrial parks were potentsources of PBDEs release.Compared with other regions of China,the concentrations of PBDEs in sparrows in Shanghai were at a low leveland pose relatively little ecological risk.However,the concentrations of PBDEs in individual sparrow samples from landfills,industrialparks and urban centers were relatively high,and therefore the potential environmental risk should not be ignored.Keywords：polybrominated diphenyl ethers（PBDEs）;resident bird;eurasian tree sparrow;geographical distribution;Shanghai1704黄凯，等：上海地区留鸟麻雀中多溴联苯醚（PBDEs）空间分布特征研究2023年8月能区域所采集到的样品信息。1.2 预处理和前处理1.2.1 样品预处理经许可，采集上海市各区县麻雀样品，所有样品用干净的锡箔纸包裹严实后，盛装在聚乙烯密封袋内，在-20 冰箱内避光保存。样品运回实验室清洗，分别解剖出胸脯肌肉，自然风干，纸巾擦干后冷冻干燥备用。1.2.2 样品前处理称取鸟类肌肉样品1.05.0 g，加入无水硫酸钠研磨以除去多余水分，加入替代回收标13C-PCB-141和13C-BDE-209（美国 Accustandard 标准品），用 40mL 正己烷/丙酮混合液（1/1，V/V）索氏提取8 h。经真空旋转蒸发仪（Buchi，瑞士）浓缩并定容至10.0 mL，1mL浓缩液用于测定肌肉中脂肪含量，其余9 mL用浓硫酸除脂肪，直到上层呈现出无色透明后转移至含有正己烷的量筒中，经旋转蒸发仪浓缩至1.02.0 mL后再经多段硅胶柱净化，用 70 mL二氯甲烷/正己烷混合液（1/1，V/V）淋洗，收集洗脱液后旋转蒸发、氮吹尽干，定容至1.0 mL正己烷中，待气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测。丙酮、正己烷、二氯甲烷、浓硫酸和无水硫酸钠均为分析纯，购于上海凌峰化学试剂有限公司。混合标准样品由BDE 28、BDE 47、BDE 99、BDE 100、BDE 153、BDE 154、BDE 183和BDE 209组成，混合标准样品以及替代物标13C-PCB141、13C-BDE 209购于美国Accustandard公司。1.3 样品分析和质量控制使用安捷伦气质联用仪（GC-MS-NCI，负化学电离 Negative Chemical Ionization）离子源分析 PBDEs，配备有Triplus自动进样器，选择离子监测模式（SIM）检测，选择离子79、81作为定性定量离子。采用色谱柱DB-5HT（15 m0.25 mm0.10 m），载气为高纯氦气（流速为1.5 mLmin-1），反应气为甲烷，不分流进样1 L，进样口温度280，离子源温度150，界面温度280。气相色谱系统（GC）升温程序为：110 下保留 1 min，然后以 8 min-1升温至 320，保留 3min，直到样品完全流出色谱柱。实验前进行8种PBDEs混合标准品基质加标回收率测试，肌肉样品中8种PBDEs混合标准品基质加标回收率在91.0%110.5%之间，两种替代物标13C-PCB-141和13C-PBDE-209的回收率分别为 97.5%12.5%和 81.0%7.5%。每 16 个样品为 1 个批次，每个批次后跟随方法空白、空白加标和基质加标测试，用以监控分析过程中的背景值、仪器的稳定性和保留时间等。程序空白中均未检出待测目标物，分析检测结果未进行回收率矫正。1.4 数据处理在浓度定量过程中，目标检测物低于检测限的以nd表示，当0来计算。7PBDEs为BDE 28、BDE 47、BDE 99、BDE 100、BDE 153、BDE 154和BDE 183含量之和，8PBDEs为7PBDEs和BDE 209含量之和。麻雀肌肉中PBDEs含量采用单因素均值方差分析（ANOVA）LSD多重比较，使用SPSS 18.0进行统计分析。2结果与讨论2.1 上海麻雀肌肉PBDEs含量水平与分布特征表2统计了上海市麻雀肌肉中PBDEs同系物及8PBDEs含量水平。在被检测的8种PBDEs单体中，BDE 47、BDE 99、BDE 100和BDE 209的检出率都为100%，而BDE 28、BDE 153、BDE 154和BDE 183的检出率也都在78%以上，这表明PBDEs已是上海地区麻雀肌肉组织中普遍存在的污染物。7PBDEs含量为9.083.6 ngg-1，中值和平均值分别为28.0 ngg-1和33.9 ngg-1。图1为7PBDEs和BDE 209在上海地区麻雀肌肉中的空间分布图。7PBDEs在上海地区分布并不均匀，老港填埋场和徐汇区7PBDEs含量相对较高，为 65.983.6 ngg-1，其次为松江工业园区。BDE 209在麻雀肌肉中含量为8.2292.0 ngg-1，中值和平均值分别为 47.0 ngg-1和 64.4 ngg-1，是 7PBDEs 的 2 倍左右。老港垃圾填埋场 BDE 209 含量最项目ItemBDE 28BDE 47BDE 99BDE 100BDE 153BDE 154BDE 1837PBDEsBDE 2098PBDEs中值Median/（ngg-1）1.68.48.63.22.52.02.428.047.078.7平均值Mean/（ngg-1）2.59.79.83.93.02.52.633.964.498.3标准差Standarddeviation/（ngg-1）2.25.35.52.62.12.12.220.253.770.3最小值Minimum/（ngg-1）nd2.52.50.4ndndnd9.08.225.0最大值Maximum/（ngg-1）8.821.222.210.28.68.58.583.6292.0375.6检出率Detectionrate/%86100100100978978100100100表2 上海各地区麻雀肌肉中PBDEs同系物含量统计结果（n=37）Table 2 Concentration of individual PBDEs in muscles ofeurasian tree sparrow from Shanghai（n=37）1705农业环境科学学报第42卷第8期高，达到292.0 ngg-1。其余高含量BDE 209的麻雀样品出现在嘉定工业区（JD-S-5）、肇嘉浜路（U-2）、康桥工业园区（NH-S-3）、陆家嘴西路（U-1）和浦东一住宅区（PD-S-2）。如表3所示，上海中心城区和工业园区的留鸟麻雀中8PBDEs含量水平显著高于来自农村区域的样品（P中心城区工业园城郊结合部农村偏远地区的规律，填埋场麻雀中8PBDEs含量水平是上海偏远区域的10倍，同样工业园的8PBDEs含量水平是偏远区域的3倍多。来自于广东省电子垃圾拆解地、城市中心地区、城郊结合区域和农村地区的留鸟（白头翁、棕背伯劳和鹊鸲）肌肉中的PBDEs含量为电子垃圾拆解地城市中心地区城郊结合地区农村地区13，广东省清远地区不同功能区域鸟类样品中PBDEs的含量水平差异大，是受区域环境、鸟类生活习性、食物特征和迁徙行为等影响14。虽然上海和广东省广州、清远有不同的城市化进程和城市发展趋势，但在留鸟体内却发现了相同的“中心城区-城郊结合部-农村”PBDEs空间分布规律，这再次证实了城市的中心城区有着更多的PBDEs污染释放源。2.2 上海麻雀中PBDEs同系物的分布模式上海地区麻雀肌肉中8种PBDEs同系物的分布见图 3，总体上看，在所有分析的 37份麻雀样品中，BDE 209 均占比最高，其含量占 22.6%80.1%，平均中心城区工业园区城郊结合区域农村地区工业园区Industrial park0.083城郊结合区域Suburban area0.000*0.017*农村地区Rural area0.000*0.000*0.020*偏远地区Remote area0.000*0.000*0.0820.740图1 上海各地区麻雀肌肉中PBDEs含量的地理分布图Figure 1 Geographic distribution of PBDEs levels in muscles of eurasian tree sparrow in Shanghai注：*表示不同组间差异显著（P0.05），*表示不同组间差异极显著（P20%）样品中 BDE 209 的百分比要高于泉州（城市中心地区工业园区城郊结合区域农村地区偏远地区，垃圾填埋场、工业园区是上海地区潜在的多溴联苯醚（PBDEs）的释放源。（3）上海市 37 份麻雀肌肉样品中均以 BDE 209为主，其含量占 22.6%80.1%，平均为 62.8%，BDE209含量是7PBDEs的2倍左右，表明十溴联苯醚商业品是上海地区麻雀的主要污染源。（4）与全球及我国其他地区相比，上海地区麻雀中 PBDEs含量水平较低，显示出上海整体 PBDEs生态风险较小，但特定功能区域麻雀中PBDEs含量水平相对较高，表明上海垃圾填埋场和工业园等地区的生态风险仍应引起重视。参考文献：1 WU X D,CHEN L Q,LI X Y,et al.Trophic transfer of methylmercuryand brominated flame retardants in adjacent riparian and aquatic foodwebs：13C indicates biotransport of contaminants through food websJ.Environmental Pollution,2022,306：119433.2 WU X D,ZHEN X B,YU L H,et al.Biomagnification of persistent organic pollutants from terrestrial and aquatic invertebrates to songbirds：associations with physiochemical and ecological indicatorsJ.Environmental Science&Technology,2022,56（17）：1220012209.3 LESLIE H A,BRANDSMA S H,BARBER J L,et al.Decabromodiphenylether trends in the European environment：bird eggs,sewage sludgeand surficial sedimentsJ.Science of the Total Environment,2021,774：1-9.4 TURNER A.PBDEs in the marine environment：sources,pathways andthe role of microplasticsJ.Environmental Pollution,2022,301：118943.5 CAI K H,SONG Q B,YUAN W Y,et al.Human exposure to PBDEs ine-waste areas：a reviewJ.Environmental Pollution,2020,267：115634.6 FU J,ZHOU Q,LIU J,et al.High levels of heavy metals in rice（Oryzasativa L.）from a typical e-waste recycling area in southeast China andits potential risk to human healthJ.Chemosphere,2008,71（7）：1269-1275.种类/组织Specy/Tissue大山雀和蓝山雀/蛋大山雀/蛋白头翁、棕背伯劳和鹊鸲/肌肉麻雀/肌肉麻雀/肌肉年份Sampling year20002002200620092011199320002012地点Location14个欧洲国家比利时广东省广州、清远等地北京上海PBDEs含量总和Sum-PBDEs/（ngg-1）范围：4.0136中值：49（范围：24117）范围：3515 000中值：250（范围：1002 600）平均值：98（范围：25376）来源Reference19-20211322本研究表4 雀型目鸟体内PBDEs含量水平Table 4 Comparison of PBDEs in passeriformes between this study with other studies1708黄凯，等：上海地区留鸟麻雀中多溴联苯醚（PBDEs）空间分布特征研究2023年8月7 潘超,郑光美,张正珏,等.北京城区麻雀体内污染物的研究J.北京师范大学学报（自然科学版）,2001,37（6）：820-824.PAN C,ZHENG G M,ZHANG Z J,et al.Studies on contaminations in treesparrow（Passer montanus）in BeijingJ.Journal of Beijing NormalUniversity（NaturaI Science）,2001,37（6）：820-824.8 EENS M,JASPERS V L B,STEEN E V D,et al.Can starling eggs beuseful as a biomonitoring tool to study organohalogenated contaminantson a worldwide scale?J.Environment International,2012,51（5）：141-149.9 BESIS A,VOUTSA D,SAMARA C.Atmospheric occurrence and gas-particle partitioning of PBDEs at industrial,urban and suburban sitesof Thessaloniki,northern Greece：implications for human healthJ.Environmental Pollution,2016,215：113-124.10 GEVAO B,GHADBAN A N,UDDIN S,et al.Polybrominated diphenyl ethers（PBDEs）in soils along a rural-urban-rural transect：sources,concentration gradients,and profilesJ.Environmental Pollution,2011,159（12）：3666-3672.11 WANG J X,LIN Z K,LIN K F,et al.Polybrominated diphenyl ethersin water,sediment,soil,and biological samples from different industrial areas in Zhejiang,ChinaJ.Journal of Hazardous Materials,2011,197：211-219.12 QIN Y,LIU Y,WANG J,et al.Emission of PAHs,PCBs,PBDEs andheavy metals in air,water and soil around a waste plastic recyclingfactory in an industrial park,eastern 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