近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员徐向荣团队在新型溴代阻燃剂（NBFRs）的食物网传递动力学和生态风险方面取得了最新研究进展，相关成果发表于环境领域权威期刊Environmental Science & Technology（《环境科学与技术》）和Water Research（《水研究》）上。
新污染物的环境行为和生态风险是目前环境科学前沿问题之一。新型溴代阻燃剂（Novel brominated flame retardants, NBFRs）作为一类备受关注的新污染物，可在海洋环境中大量赋存，对海洋生态系统构成潜在威胁。NBFRs已被发现具有较强“PBT特性”（环境持久性、生物积累性、毒性），但其生态系统层面的富集效应和风险仍未确切阐明。已有多项研究关注NBFRs的食物网富集及传递，但大多局限于调查和评价某几种特定化合物的放大效应，缺乏对污染物因结构不同导致的特异性富集和食物网传递机制的系统解析。并且，新型阻燃剂不断涌现增加了精确评估其生物富集放大效应和生态风险的工作量和难度，只有从污染物结构和性质水平出发，系统揭示其食物网富集传递的主控机制和影响因素，才能科学有效地预测和评价其生态风险。
研究团队首先开展了全球范围内水环境中NBFRs分布特征、富集特性和环境归趋的数据荟萃研究（图1）。研究解析了NBFRs在全球水环境中的“源—汇”格局，发现污染物的来源决定了其环境分布特征，沉积物是河流、湖泊和海洋环境中的NBFRs汇；NBFRs的生物和非生物降解过程均比较缓慢，具有很强的环境持久性；NBFRs的强疏水特性和弱代谢速率引发了该物质较高生物富集特性和食物网传递效率。
图1 NBFRs在水环境中的行为及特性
其次，研究团队以南海西沙群岛典型珊瑚礁海域为研究区域，研究了NBFRs在热带海洋食物网中的富集程度，发现∑NBFRs浓度随营养级增加趋势：海参 < 蟹类 < 贝类 < 草食性鱼类 < 杂食性鱼类，NBFRs的营养放大因子 (TMF) 范围为 1.53—5.32，均呈现出显著的生物放大现象。利用单因素相关分析和混合线性模型探讨了NBFRs生物富集的影响因素，结果表明污染物疏水性驱动的脂质分配是控制大多数NBFRs在海洋物种中的生物积累的主要机制。通过基于所调查鱼类的肝微粒体代谢实验，发现NBFRs可在石斑鱼和胡椒鲷的体内中发生缓慢代谢，但代谢转化速率（CL）与污染物的结构相关。研究发现，除特定污染物外（TBPH）外，NBFRs的代谢转化速率（Log CL）和TMF之间存在显著负相关关系（p < 0.05）。虽然NBFRs的生物富集由其疏水性驱动，但经多元线性回归分析发现代谢转化速率是比疏水性（Log KOW）更重要的营养传递效率影响因素（图2）。
图2 NBFRs在南海热带食物网中的营养传递动力学及影响机制
最后，研究团队评估了NBFRs在全球水环境中的生态风险，评估结果强调污染源区域和河口近岸海域的生态系统最易受NBFRs的影响（图3）。
图3 NBFRs的全球水生态风险评估
该研究工作通过探讨NBFRs的行为和特性，分析了NBFRs在南海热带食物网中的营养传递动力学，揭示了疏水性和代谢转化特性对NBFRs富集和放大效应的决定作用，为预测该类型新污染物的水生态风险提供重要的理论依据。
南海海洋所助理研究员侯瑞为论文的第一作者，徐向荣为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、自然资源部海洋生态环境科学与技术重点实验室开放基金、广东省基础与应用基础研究基金项目、中国科学院南海生态环境工程创新研究院项目和南方海洋科学与工程广东省实验室项目等的资助。
相关论文信息： Hou, Rui; Huang, Qianyi; Pan, Yunfeng; Lin, Lang; Liu, Shan; Li, Hengxiang; Xu, Xiangrong*. Novel brominated flame retardants (NBFRs) in a tropical marine food web from the South China Sea: The influence of hydrophobicity and biotransformation on structure-related trophodynamics, Environmental Science & Technology, 2022, 56(5): 3147-3158. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.1c08104.
Hou, Rui; Lin, Lang; Li, Hengxiang; Liu, Shan; Xu, Xiangrong;* Xu, Yiping; Jin, Xiaowei; Yuan, Yong; Wang, Zijian. Occurrence, bioaccumulation, fate, and risk assessment of novel brominated flame retardants (NBFRs) in aquatic environments — A critical review, Water Research, 2021, 198: 117168. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117168.