春秋季四溴双酚A在渤、黄海的分布及生物富集❋

戴铃灵， 赵婉婷， 吴月娇， 孙 颖， 朱丽岩

(中国海洋大学海洋生命学院， 山东 青岛 266003)

溴代阻燃剂(Brominated Flame Retardants，BFRs) 因阻燃效率高、相对用量少、对复合材料的力学性能几乎没有影响，成为目前世界上产量最大和应用较广泛的有机阻燃剂之一[1]。其中四溴双酚A(2,2-bis-(3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl)-propane，TBBPA)是产量和用量最大的种类，约占目前溴代阻燃剂的60%[2]。TBBPA广泛应用于各种商业产品，主要用作环氧树脂印刷线路板的反应型阻燃剂和多种类型聚合物的添加型阻燃剂。TBBPA具有较高的反应活性，可以通过各种加工产品释放到环境中，且能从空气、土壤、沉积物、室内灰尘、鸟类、及人体中检出[3]。

渤、黄海是中国开展污染调查最早的海域，其调查始于1972年，之后于1976年，黄渤海沿岸的四个省市又联合进行了污染调查[4]。渤海是一个近封闭的内海，该海域平均水深较浅，水体流动性差，海域自净能力弱和环境承载力低，且因重工业发展、石油和天然气等资源的大力开采、以及超强度捕捞等问题，该海域的环境逐步恶化[5]。有害赤潮频繁发生，暴发规模不断扩大[6]。黄海为太平洋西部的半封闭浅海，其沿岸河流众多。鸭绿江、淮河等通过沿岸流把丰富的营养物质带入黄海，按照地理自然特征将其分为南黄海和北黄海。黄海海域主要污染物是营养盐污染、重金属污染及局部海域的石油污染。污染源主要来自陆源，其次是船舶和海洋养殖[7]。已有研究表明渤、黄海海域有一定程度的TBBPA污染[8-9]。

浮游动物是一类没有游泳能力或游泳能力很弱、只能营漂浮生活的动物，分布极广，数量庞大。作为海洋食物网中的重要中间环节，其种类组成、数量分布以及群落结构变动直接或间接制约初级生产力水平，并在很大程度上决定着鱼类等经济海产的补充机制，在海洋生态系统的结构和功能中具有重要的调控作用[10]。近年来，大量学者通过调查发现，在海洋污染研究中，浮游动物不仅能评价污染物的毒性，还能将其富集体内，且在食物链和食物网中起生物放大作用[11-13]。目前为止，有关于浮游动物生物富集的研究主要集中于多环芳烃与重金属离子，而有关于TBBPA的研究鲜有报道。

1 材料方法

1.1 调查站位的设置

本研究样品分别于2018年3月和2019年10月从渤、黄海采集，调查站位设置见图1。调查船为“东方红2”和“北斗”、“蓝海101”海洋综合考察船(国家基金委渤、黄海共享航次，31572621)。

图1 渤、黄海采样站位分布图

1.2 样本的采集与处理

海水样品为CTD(Conductance Temperature Depth)采集的500 mL 表层水，使用孔径为0.45 μm的滤膜进行抽滤，除去其中的生物，以二氯甲烷(天津，科密欧)为萃取剂使用萃取法提取TBBPA。

浮游动物样品为使用中型浮游生物网(网口直径50 cm，孔径160 μm)进行底表拖网一次采集的量，置于1.5 mL微量离心管用液氮速冻，保存于超低温冰箱中。于实验室内冷冻干燥48 h，研磨，称重，以正己烷(天津，科密欧)∶二氯甲烷(天津，科密欧)(45∶15，V/V)为提取剂使用索氏提取法提取TBBPA。

样品的采集、处理和干重测定方法均按《海洋调查规范—海洋生物调查》(GB/T 12763:6—2007A)进行。

1.3 浮游动物生物富集分析

1.3.1 标准曲线的制作 称取10 mg的TBBPA 固体粉末于烧杯中，用色谱级甲醇(美国，Fisher)配制成浓度为100 mg/L的母液。随后用色谱级甲醇将母液依次进行稀释成浓度为50、25、10、5、1、0.1 mg/L的一系列标准溶液。

使用高效液相色谱仪(日本，Shimadzu)对标准溶液按浓度从高到低的顺序依次进样测定，以峰面积对浓度作图，得到标准曲线：y=185 266x+2 573.9，R2=0.999 6。

1.3.2 样品测定方法 使用带有SPD-10AVP紫外检测器的高效液相色谱仪(日本，Shimadzu) 测定TBBPA浓度。高效液相色谱条件：柱温39 ℃，检测波长209 nm，流动相为甲醇和去离子水以85∶15(V/V)的比例混合，流速为1 mL/min，进样体积20 μL。

1.4 生物富集因子

生物富集因子(Bioaccumulation Factor，BAF)根据浮游动物干重含量进行计算，计算公式为：

BAF=Corg/Cw。

其中：Corg代表TBBPA在浮游动物体内的每克干重浓度(μg/g)，Cw代表TBBPA在水体中的浓度(μg/L)。

1.5 数据处理

运用Microsoft Excel 2007对数据进行初步统计处理，绘制生物富集因子柱状图。利用Surfer 16.0 软件绘制海水中和浮游生物体内的TBBPA含量。温度、盐度、浊度及叶绿素a浓度通过调查船CTD进行实时测定，取平均值。以SPSS 19.0软件进行Pearson相关性分析，采用95%的置信区间。

2 结果

2.1 渤、黄海水体中TBBPA浓度

春、秋季水体样本中TBBPA的浓度范围分别为：0.042 85～1.096与0.129 4～1.490 μg/L。渤海春、秋季的TBBPA平均浓度分别为0.400 2与0.817 1 μg/L，北黄海分别为0.467 9与0.452 0 μg/L，南黄海分别为0.460 8与0.631 7 μg/L。最高浓度分别位于靠近山东烟台市的B24站与靠近江苏盐城市的H11站，最低浓度位于靠近辽宁半岛的B26站与N1站。在渤、黄海海域水体中TBBPA浓度的整体分布两季均呈现近海高、远海低的趋势，高浓度区域主要集中在山东半岛至江苏省沿岸海域。平均浓度秋季高于春季(见图2)。

图2 渤、黄海水体中TBBPA的含量

2.2 渤、黄海浮游动物体内TBBPA浓度

春、秋季浮游动物中TBBPA的浓度范围分别为：0.495 5～13.03与1.145～25.91 μg/g。渤海春、秋季的TBBPA平均浓度分别为4.503与4.461 μg/g；北黄海分别为5.070与7.831 μg/g；南黄海分别为3.414与6.604 μg/g。最高浓度分别位于靠近山东烟台市的B24站与靠近江苏盐城市的H11站，最低浓度位于南黄海中部H13站与H7站。结果表明，浮游动物体内TBBPA浓度分布与海水中TBBPA浓度分布相仿，两季总体上均呈现近海高、远海低的趋势。平均含量秋季较高于春季(见图3)。

图3 渤、黄海浮游动物体内TBBPA的含量

2.3 渤、黄海浮游动物TBBPA的生物富集因子

春、秋季浮游动物的生物富集因子(BAF)的范围分别为2.268×103～69.37×103与1.566×103～60.66×103，平均值分别为13.23×103与14.02×103。其中春、秋季的BAF均值渤海分别为8.815×103与5.46×103；北黄海分别为21.33×103与25.95×103；南黄海分别为6.731×103与9.754×103。结果表明，海洋浮游动物对于TBBPA有着相对较强的生物富集性(BAF>5 000)(见图4)。北黄海海域中浮游动物的生物富集能力更强。BAF平均值秋季比春季高(见图5)。

图4 渤、黄海浮游动物的生物富集因子

(须的上下两端表示最大值和最小值；盒子的上端表示第三四分位，下端表示第一四分位；“”表示极端值。the upper and lower ends of the box indicate the maximum and minimum values; the upper end of the box represents the third quartile, and the lower end represents the first quartile; and “” represents the extreme value.)

2.4 环境因子的相关性分析

将TBBPA在水体与浮游动物体内浓度、BAF和环境因子用Pearson相关系数进行评估，其相关性分析(见表1)结果如下：春季TBBPA浓度，BAF与各环境因子无显著相关性(P>0.05)。秋季只有水体中的TBBPA与水温呈显著正相关(P<0.05，r=0.516*)，其余均无显著相关性。说明生态环境对浮游动物吸收TBBPA与生物富集无显著影响。

3 讨论

3.1 水体中的TBBPA浓度

水环境中的TBBPA来源除了含TBBPA 的产品向水中释放扩散外，还来自污水处理厂和电子垃圾填埋场的外排废水[14]。在日本废物填埋场周围的水环境中测得TBBPA含量最高可达620 ng/L[15]。在国内的相关研究中，珠江TBBPA浓度为0.17～4.2 ng/L[16]，东江为1.11～2.83 ng/L[17]，黄河为320 ng/L[18]，长江中下游的巢湖中最高浓度可达 4.77 μg/L[19]。

本次调查中，可能是因为中国TBBPA的生产区主要集中在东部沿海发达地区，特别是山东、天津和江苏，恰好是渤、黄海沿岸的省份[20]。渤、黄海水体中的TBBPA含量分布为0.042 85～1.490 μg/L。相较于先前的调查有了一定的提高[8-9]，这可能是因为TBBPA作为易与土壤基质结合的持久性有机污染物[21]，在陆地环境中含量日益增加，经过雨水冲刷随地表径流流入海洋环境中，导致其浓度的不断上升，这与本次调查中TBBPA近岸浓度高、远海浓度低的分布特征相符。除陆地来源外，TBBPA颗粒还可能通过大气沉降进入水体中，目前有研究指出大气中TBBPA含量有所上升，靠近渤黄海海域的华东地区最高可达1 840 ng/g[22]。而在本次调查中北黄海中部浓度较高，可能与渤、黄海海域设有海上石油平台有关[23]，平台所产生的石油烃等有机物可促进TBBPA的溶解。秋季水体中TBBPA平均浓度比春季高，这可能是秋季水温较高，TBBPA的溶解度随温度升高而增大[3]。

3.2 浮游动物体内的TBBPA浓度

浮游动物构成了非生物(海水)污染和鱼类之间的第一个联系，在污染物转移到海洋食物网中发挥着重要作用[10]。因此，必须对浮游生物的污染动态进行评估，以便在了解污染物在更高营养级上的生物富集情况。本次调查中，春季浮游动物体内的TBBPA含量较先前的结果无较大差异，而秋季较高[9]。这可能是因为水体环境中秋季的TBBPA含量较高，而浮游动物终生生活在水体环境中主要为滤食性摄食，体表与消化道均会吸收污染物，故含量与水体一致。且在本次秋季样品采集期间渤、黄海海域中有较大规模的赤潮暴发，作为浮游动物的饵料——浮游植物对于疏水性有机污染物有一定的吸附作用[24]，可能导致浮游动物生物富集的效率更高。秋季浮游动物内的TBBPA含量较高也可能与浮游动物优势种类有关。在先前调查中春季浮游动物的主要优势种为夜光虫(Noctilucascintillans)。秋季为桡足幼体、伪长腹剑水蚤(Oithonasimilis)、 强额拟哲水蚤(Paracalanuscrassirostris)[25]等。其中夜光虫(N.scintillans)的脂质含量为12%左右[26]，桡足类可占到干重的50%以上[27]，TBBPA更易富集在脂肪组织中[9]。

表1 TBBPA浓度，生物富集因子与环境因子的相关性系数

3.3 生物富集因子

在本次调查中春、秋季的BAF范围分别为2.268×103～69.37×103和1.566×103～60.66×103，说明浮游动物对于TBBPA有很强的生物富集效应(BAF>5 000)，且BAF的分布趋势与TBBPA在浮游动物体内含量的分布较为一致，此结果与先前的调查相近[9]。因为TBBPA作为疏水性有机污染物其logKOW为4.5，而当logKOW为4～6时，化合物生物富集能力与logKOW呈正相关关系[28]。本次调查中较高的BAF水平可能还与微塑料有关，经调查黄海中微塑料的丰度为(0.330±0.278)个/m3，渤海中的丰度为0.65个/m3[29]。微塑料的大小为1～5 mm，密度较小一般漂浮在海水表层，所以极易被浮游动物摄入[29]。且微塑料比表面积大、疏水性较高，容易与一些重金属离子、持久性有机污染物相互作用并结合在一起[30]，在Ma[31]等的实验中便发现微塑料会显著提高大型溞对有机污染物的生物富集。BAF秋季较春季总体有一定的升高，可能是因为秋季的外界因素如污染物毒性效应、生物有效性、水中化学物质浓度、水体pH等，更能促进生物富集[28]。而BAF于极个别站位出现极端值，这可能是与浮游动物生物种类有关，有调查指出季节性浮游动物BAF最高，毛颚动物次之，水螅水母最低[9]。

3.4 环境因子的影响

将TBBPA浓度、BAF与各环境因子进行相关性分析，仅秋季水体中TBBPA的含量与温度呈显著正相关(P<0.05，r=0.516*)。TBBPA可通过各种途径汇入海水，但以陆源性污染为主，受人类活动影响较大，生态环境因子对其影响较小。这与赵明东[32]对于TBBPA在洱海介质中的暴露研究结果一致。水温对于秋季TBBPA中的含量有显著影响可能与洋流运动有关。主要有影响的可能有黄海暖流与黄海沿岸流。黄海暖流是黑潮洋流的一个分支，是渤、黄海主要的海水来源和黄东海之间的水交换通道，秋季开始，春季较弱[33]。而在黄海西部沿岸秋冬季有一股由北向南的沿岸流[34]，且因TBBPA溶解度会随水温的升高而增大[3]，故其在水体中含量受温度影响显著。在本次调查中浮游动物生物富集性与环境因子无显著相关性，这与于靖[35]的研究结果相似，浮游动物对于疏水性有机污染物的生物累积能力主要受其生物量影响。总体看来，环境因子对TBBPA在水体中的浓度及其于浮游动物体内富集无显著影响。

4 结语

综上所述，本次调查在渤、黄海的水体和浮游生物体内均发现有不同程度的TBBPA。TBBPA在海水中的分布呈现出近岸高、远海低的趋势。渤、黄海TBBPA污染情况严重且较早前的研究有一定的增加。浮游动物对TBBPA有较强的生物富集能力，易在体内累积，可随着食物网传递至整个生态系统，从而引发生物毒性效应，造成严重后果。本研究结果为评估TBBPA在渤、黄海生态系统的污染水平和海洋环境安全与保护提供了科学依据，希望在海洋环境治理方面可以起到一定的参考作用。