BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆的急性毒性效應(yīng)*

遲瀟夏斌朱琳陳碧鵑孫雪梅趙信國唐學(xué)璽曲克明

BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆的急性毒性效應(yīng)*

遲 瀟1,2夏 斌2,3朱 琳2,3陳碧鵑2,3①孫雪梅2,3趙信國2唐學(xué)璽1曲克明2

(1. 中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院 青島 266003；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)資源可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省漁業(yè)資源與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266071；3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266237)

本研究選取4種多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)同系物(BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209)對蛋白核小球藻()、大型溞()和大菱鲆()進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，4種PBDE同系物對蛋白核小球藻的96 h EC50為1.39 (BDE-47)、1.76 (BDE-99)、3.23 (BDE-153)和378.62 μg/L (BDE-209)，安全濃度為0.10 (BDE-47)、0.18(BDE-99)、0.27 (BDE-153)和8.68 μg/L (BDE-209)；對大型溞的96 h LC50為0.24 (BDE-47)、1.42 (BDE-99)、1.49( BDE-153)和63.93 μg/L (BDE-209)，安全濃度為0.03 (BDE-47)、0.82 (BDE-99)、0.94 (BDE-153)和BDE-209 (5.09 μg/L)；對大菱鲆的96 h LC50為5.46(BDE-47)、6.07 (BDE-99)、7.35(BDE-153)和118.78 μg/L (BDE-209)，安全濃度為2.02 (BDE-47)、2.01 (BDE-99)、2.17 (BDE-153)和58.62 μg/L (BDE-209)。多溴聯(lián)苯醚同系物毒性隨著溴原子取代數(shù)的增加而減小(BDE-47>BDE-99>BDE-153> BDE-209)。雖然目前海水中PBDEs處于安全濃度，但由于PBDEs的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境持久性，其對環(huán)境的影響不容忽視。

多溴聯(lián)苯醚；蛋白核小球藻；大型溞；大菱鲆；急性毒性

多溴聯(lián)苯醚(Polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是一大類常用的溴代阻燃劑(Brominated flame retardants, BFRs)，曾在全世界大量生產(chǎn)和使用，被廣泛用于電腦、電視機(jī)等家用電器以及紡織品等產(chǎn)品中(Hooper, 2000)。根據(jù)溴原子在苯環(huán)上的個(gè)數(shù)和位置不同，PBDEs的同系物共有209種同系物(劉漢霞等, 2005)。由于PBDEs代謝物的結(jié)構(gòu)與多氯聯(lián)苯、二氯二苯、三氯乙烷和甲狀腺素等相似，它與多氯聯(lián)苯可能有相似的毒性效應(yīng)(Wang, 2015)。PBDEs并不是共價(jià)結(jié)合的高分子聚合物，因此，在各種產(chǎn)品使用、廢棄、填埋、老化和降解等過程中，容易從產(chǎn)品表面揮發(fā)脫離，釋放到環(huán)境中(Wang, 2007; Hooper, 2000)，并隨著食物鏈(網(wǎng))在生物體內(nèi)累積(She, 2007)。雖然許多國家已經(jīng)禁止使用多溴聯(lián)苯醚，但近年來的研究結(jié)果顯示，PBDEs及其衍生物在世界各地的各類環(huán)境樣品或生物體中均有檢出，且濃度呈逐年增長趨勢(Huang, 2013)。PBDEs在生物體中可發(fā)生生物累積，會對食物鏈中的高營養(yǎng)級產(chǎn)生一定的毒性效應(yīng)(姜爽, 2011)。目前，了解PBDEs的生物毒性主要包括免疫毒性、內(nèi)分泌干擾作用、生殖和神經(jīng)發(fā)育毒性以及致癌性等(Darnerud, 2005)。近幾年，PBDEs作為一種新型的全球性環(huán)境污染物，越來越受到國內(nèi)外的關(guān)注(周明瑩等, 2014)。

海洋微藻是海洋生物食物鏈(網(wǎng))的基礎(chǔ)，進(jìn)入微藻細(xì)胞內(nèi)的PBDEs可以通過海洋食物鏈向高營養(yǎng)級生物體內(nèi)轉(zhuǎn)移，最終進(jìn)入人體產(chǎn)生危害。同時(shí)，PBDEs的毒性效應(yīng)對藻細(xì)胞的生長繁殖產(chǎn)生影響，導(dǎo)致食物鏈中高等生物的營養(yǎng)不足，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡(李卓娜等, 2009)，且微藻本身具有易培養(yǎng)、繁殖快、毒性特征明顯等特點(diǎn)，能在短時(shí)間內(nèi)得到污染物對其種群及世代的毒性響應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)(張麗, 2015)。蛋白核小球藻()是1種廣泛分布的單細(xì)胞藻類，具有易培養(yǎng)、繁殖快、毒性特征明顯等特點(diǎn)，是實(shí)驗(yàn)室常用的藻類。大型溞()作為一種重要的水生浮游生物，以藻類為食，同時(shí)是魚類的餌料之一，是水生生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要環(huán)節(jié)(彭穎等, 2012)，污染物對大型溞的毒性能夠反映其對水生態(tài)系統(tǒng)影響的程度，且大型溞具有生活周期短、生長快、生殖量高、易培養(yǎng)和對水環(huán)境脅迫敏感等特點(diǎn)，是進(jìn)行水生毒理學(xué)的理想生物。近年來，在大量水生物種體內(nèi)檢測到PBDEs及其衍生物殘留，其中包括海洋和淡水魚類、鳥類及白鯨、環(huán)斑海豹、北極熊等海洋哺乳類生物(McKinney, 2006; Routti, 2009; Zhang, 2010)。其中，魚類是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要傳遞者，是PBDEs通過食物鏈進(jìn)入人類的主要途徑之一(Voorspoels, 2007)，且研究發(fā)現(xiàn)，近年來PBDEs在魚類組織中的含量呈現(xiàn)增長趨勢，因此，對魚類體內(nèi)PBDEs檢測應(yīng)引起廣泛重視(趙靜, 2015)。大菱鲆()作為重要的海洋經(jīng)濟(jì)魚類，在我國北方沿海省市大面積養(yǎng)殖，且其仔稚魚具有對環(huán)境脅迫敏感、活動(dòng)量小、耗氧低的特點(diǎn)(瑋喬等, 2014)。因此，本研究選擇蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆仔稚魚作為PBDEs急性毒性的實(shí)驗(yàn)生物。

本文研究了2,2’,4,4’-四溴聯(lián)苯醚(BDE-47)、2,2’,4,4’,5-五溴聯(lián)苯醚(BDE-99)、2,2’,4,4’,5,5’-六溴聯(lián)苯醚(BDE-153)、2,2’3,3’4,4’5,5’6,6-十溴聯(lián)苯醚(BDE-209)對蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆仔稚魚的急性毒性效應(yīng)，獲得4種PBDEs對蛋白核小球藻的半效應(yīng)濃度(EC50)和安全濃度(SC)以及4種PBDEs對大型溞和大菱鲆仔稚魚半致死濃度(LC50)和安全濃度，比較不同溴代數(shù)PBDEs同系物對生物的毒性效應(yīng)，為PBDEs的海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)生物及培養(yǎng) 蛋白核小球藻：由中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所藻種室提供。培養(yǎng)方法：海水取自青島沿海，黑暗沉淀后經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，煮沸消毒，冷卻后用于配制f/2培養(yǎng)液(陳明耀, 1995)，溫度為(20±0.2)℃，光強(qiáng)為4500 lx，光暗比為12 h∶12 h，每天定時(shí)人工搖動(dòng)3次，并且隨機(jī)調(diào)換三角瓶的位置使實(shí)驗(yàn)藻液光照均勻。

大型溞：實(shí)驗(yàn)所選用大型溞為實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的健康孤雌生殖3代以上的幼溞，在實(shí)驗(yàn)前24 h選取懷卵的健康母溞放入實(shí)驗(yàn)液進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)前6 h將母溞挑出，在繁殖的幼溞中挑選健康的個(gè)體用于實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)方法：溫度為(23±1)℃，光強(qiáng)為3500 lx，光暗比為16 h∶8 h。喂食小球藻，并定期更換培養(yǎng)液。

大菱鲆：購于萊州市金益源水產(chǎn)公司，體長為(3.0±0.5) cm，體重為(0.4±0.1) g。馴養(yǎng)方法：實(shí)驗(yàn)前在體積為48 m3的魚缸內(nèi)暫養(yǎng)3~5 d，密度為4尾/m3，采用流水式換水。每天換水1次。每天早上適量投喂飼料1次。

1.1.2 試劑 PBDEs：BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209均購于AccuStandard公司(純度GC/MS)。由于PBDEs微溶于水，以二甲基亞砜(DMSO，色譜純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)為溶劑，配制每種PBDEs的母液，4℃下保存?zhèn)溆?。蛋白核小球藻毒性?shí)驗(yàn)前，用f/2培養(yǎng)基依次稀釋成所需濃度的實(shí)驗(yàn)溶液，各溶液實(shí)驗(yàn)濃度見表1。

1.1.3 儀器 OLYMPUS BX51正置熒光顯微鏡、智能二氧化碳光照培養(yǎng)箱(GZP-450)、M-50抽濾器抽濾(濾膜直徑為5 cm，孔徑為0.45 μm)、自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌鍋(Zealway G154D)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9146A)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

PBDEs對小球藻的急性毒性實(shí)驗(yàn)方法：取18只500 ml的具塞三角瓶，分成6組，每組3個(gè)平行，各加入含有不同濃度BDE-47的f/2培養(yǎng)液150 ml。分別根據(jù)BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對小球藻的毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)得出濃度范圍，在此范圍內(nèi)按照等對數(shù)間距設(shè)置6個(gè)濃度組。其中，零濃度處理中只含有0.01 μg/ml DMSO的培養(yǎng)液，預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該濃度的DMSO對海洋微藻生長無抑制效應(yīng)，具體濃度梯度見表1。將初始濃度為2×106個(gè)/ml且處于指數(shù)生長期的蛋白核小球藻接種到三角瓶的培養(yǎng)液中。每天定時(shí)人工搖動(dòng)，并且隨機(jī)調(diào)換三角瓶的位置，使實(shí)驗(yàn)藻液受光均勻。分別在24、48、72和96 h采集藻液，在顯微鏡下用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，計(jì)算藻細(xì)胞密度(個(gè)/ml)。

PBDEs對大型溞的急性毒性實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)容器為100 ml的燒杯，根據(jù)BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大型溞的毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)得出濃度范圍，在此范圍內(nèi)按照等對數(shù)間距設(shè)置6個(gè)濃度組，每組 3個(gè)平行，其具體濃度梯度見表1。挑選規(guī)格均勻的大型溞作為實(shí)驗(yàn)對象，每組放入幼溞10只。實(shí)驗(yàn)期間不喂食。實(shí)驗(yàn)開始后，于24、48、72和96 h記錄其死亡數(shù)，并清除死亡個(gè)體。死亡判定：在解剖鏡下觀察，以心臟停止跳動(dòng)確定為死亡。

PBDEs對大菱鲆的急性毒性實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)容器為1 L的燒杯，根據(jù)BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大菱鲆的毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)得出濃度范圍，在此范圍內(nèi)按照等對數(shù)間距設(shè)置6個(gè)濃度組，每組 3個(gè)平行，具體濃度梯度見表1。挑選規(guī)格均勻的大菱鲆作為實(shí)驗(yàn)對象，每組放入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物10尾。實(shí)驗(yàn)期間不投餌，24 h不間斷微量充氣。采用半靜水式換水補(bǔ)藥方法，每隔24 h換水1次，重新投藥。實(shí)驗(yàn)開始后，于24、48、72和96 h記錄其死亡數(shù)并清除死亡個(gè)體。死亡判定：死亡的大菱鲆魚體彎曲，體色變淡，鰓蓋張開(曲克明等, 2007)。

表1 急性毒性實(shí)驗(yàn)中4種PBDEs同系物的濃度梯度

Tab.1 Concentration gradients of four PBDEs congeners in the acute toxicity test

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算各實(shí)驗(yàn)均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差。采用概率單位法，利用SPSS 19.0得出受試生物死亡百分率的概率單位與實(shí)驗(yàn)濃度對數(shù)的回歸方程及半數(shù)抑制濃度(EC50)和半致死濃度(LC50)及95%置信區(qū)間。

安全濃度(SC)采用特倫堡(Turubell)的安全濃度計(jì)算公式(陳宇鋒, 2016)：

SC=48 h LC50×0.3/(24 h LC50/48 h LC50)2

2 結(jié)果與討論

2.1 多溴聯(lián)苯醚對蛋白核小球藻的急性毒性

如圖1所示，在多溴聯(lián)苯醚對蛋白核小球藻的毒性實(shí)驗(yàn)中，隨著濃度的提高，各實(shí)驗(yàn)組蛋白核小球藻的死亡率上升，二者呈正相關(guān)關(guān)系。在相同濃度下，蛋白核小球藻的抑制率隨時(shí)間的增加而增加。在BDE-47高濃度組(4~8 μg/L)、BDE-99高濃度組(4~8 μg/L)、BDE-153高濃度組(8 μg/L)和BDE-209高濃度組(800 μg/L)，短時(shí)間內(nèi)(24 h)對小球藻的抑制率達(dá)到40%以上；在BDE-47低濃度組(0.5~2 μg/L)、BDE-99低濃度組(0.5~2 μg/L)、BDE-153低濃度組(0.5~2 μg/L)和BDE-209低濃度組(50~200 μg/L)，對小球藻的抑制率隨時(shí)間的增加逐漸增大，96 h內(nèi)抑制率分別達(dá)60%、40%、40%和20%，且暴露時(shí)間越長，抑制率越高，二者呈正相關(guān)。

圖1 不同濃度的BDE-47、BDE-99、BDE-153、BDE-209對蛋白核小球藻的抑制率

表2為不同溴聯(lián)苯醚對蛋白核小球藻的96 h抑制率概率單位的回歸方程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了回歸方程的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對蛋白核小球藻的96 h EC50依次為1.39、1.76、3.23和378.62 μg/L。根據(jù)Turubell的安全濃度計(jì)算公式，計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對蛋白核小球藻的安全濃度分別為0.10、0.18、0.27和8.68 μg/L。

4種同系物對蛋白核小球藻的毒性強(qiáng)度依次為BDE-47>BDE-99>BDE-153>BDE-209。結(jié)果顯示，隨著Br原子取代數(shù)量的增加，毒性逐漸減小。Connell等(1988)研究表明，污染物對蛋白核小球藻的急性毒性效應(yīng)取決于此類化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入藻細(xì)胞的難易程度(或生物可利用性)，且PBDEs的辛醇水分配系數(shù)(Octanol-water partition coef?cient, logow)與疏水性化學(xué)物質(zhì)的生物富集因子(BAF)之間存在拋物線關(guān)系，當(dāng)logow>6.5時(shí)，生物對化學(xué)物質(zhì)的吸收程度因超疏水化合物的空間位阻而降低。本研究所選用的BDE-47、BDE-99和BDE-153的logow值分別為6.81、7.32和7.90，而BDE-209的logow值(9.98)高于前 3種同系物，相應(yīng)的空間位阻最大，較大的空間位阻阻礙了PBDEs的攝入、富集、代謝和傳遞，造成毒性下降(Haraguchi, 2009; Burreau, 1997; Boon, 2002)。堵錫華(2007)研究證明，與PBDEs性質(zhì)相似的多氯聯(lián)苯(PCBs)空間位阻也隨著分子中Cl原子的取代數(shù)增加而逐漸加大。本研究中，BDE-209的EC50比其他3種同系物要高出2~3個(gè)數(shù)量級，對應(yīng)的生物毒性也較小，可能是由于Br原子取代數(shù)量較多，空間位阻較大，進(jìn)而造成毒性較低。

根據(jù)《新化學(xué)物質(zhì)危害評估準(zhǔn)則(HJ/T154-2004)》中的評判標(biāo)準(zhǔn)(極高毒性物質(zhì)：EC50<1 mg/L；高毒性物質(zhì)：1 mg/L

綜合其他相關(guān)研究成果可知，海洋微藻對環(huán)境中的PBDEs相當(dāng)敏感。Kallqvist等(2006)通過研究發(fā)現(xiàn)，BDE-47對中肋骨條藻()的48 h EC50為70 μg/L，表明BDE-47對其有明顯的抑制作用。李卓娜等(2009)通過BDE-47對4種微藻的急性毒性實(shí)驗(yàn)，得出BDE-47對小球藻、牟氏角毛藻()、中肋骨條藻、赤潮異彎藻 ()的96 h EC50分別為0.79、1.52、1.99和2.25 μg/L，根據(jù)《新化學(xué)物質(zhì)危害評估準(zhǔn)則(HJ/T154-2004)》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，判斷其對2種微藻的毒性屬于極高毒性。胡恒等(2015)研究了BDE-47對亞心型扁藻()的96 h EC50為113.66 μg/L，對鹽氏杜生藻()的96 h EC50為119.93 μg/L，根據(jù)《新化學(xué)物質(zhì)危害評估準(zhǔn)則(HJ/ T154-2004)》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，判斷其對4種微藻的毒性屬極高毒性。姜爽(2011)研究了2種PBDEs同系物BDE-47、BDE-209對4種微藻的毒性效應(yīng)，BDE-47對青島大扁藻()、米氏凱倫藻()、赤潮異彎藻、金藻()的96 h EC50為2、0.25、0.046、0.016 mg/L，BDE-209對4種微藻的96 h EC50為30.29、18.1、1.8、0.79 mg/L，發(fā)現(xiàn)4種微藻對2種PBDEs同系物的脅迫存在較為明顯的差異。通過以上研究發(fā)現(xiàn)，PBDEs同系物對不同種類微藻的毒性效應(yīng)不同，說明不同藻類的不同形態(tài)如細(xì)胞壁及細(xì)胞外膠被等(姜爽, 2011)，以及不同的生物特性都可能對多溴聯(lián)苯醚的毒性效應(yīng)產(chǎn)生影響。如不同于小球藻裸露的細(xì)胞體，青島大扁藻的原生質(zhì)體外有細(xì)胞壁保護(hù)，因此有較強(qiáng)的抗逆性。因此，需廣泛研究多溴聯(lián)苯醚對浮游類生物的毒性作用。

表2 多溴聯(lián)苯醚對蛋白核小球藻的96 h急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 Acute toxicity test results of PBDEs on C. pyrenoidosafor 96 h

2.2 多溴聯(lián)苯醚對大型溞的急性毒性

如圖2所示，在多溴聯(lián)苯醚對大型溞的毒性實(shí)驗(yàn)中，隨著濃度的升高，各實(shí)驗(yàn)組大型溞的死亡率隨之上升，二者呈正相關(guān)。由圖2可知，BDE-47對大型溞的影響尤為明顯，在BDE-47濃度組，短時(shí)間內(nèi)(24 h)大型溞的抑制率達(dá)到40%左右。

表3為不同溴聯(lián)苯醚對大型溞的96 h 致死率概率單位的回歸方程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了回歸方程的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，據(jù)此計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大型溞的96 h LC50依次為0.24、1.42、1.49和63.93 μg/L。并根據(jù)Turubell的安全濃度計(jì)算公式，計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大型溞的安全濃度分別為0.03、0.82、0.94和5.07 μg/L。

圖2 不同濃度的BDE-47、BDE-99、BDE-153、BDE-209對大型溞的致死率

表3 多溴聯(lián)苯醚對大型溞的96 h急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.3 Acute toxicity test results of PBDEs on D. magna for 96 h

4種同系物對大型溞的毒性強(qiáng)度依次為BDE-47> BDE-99>BDE-153>BDE-209。根據(jù)《新化學(xué)物質(zhì)危害評估準(zhǔn)則(HJ/T154-2004)》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，提出的評判標(biāo)準(zhǔn)，分析4種多溴聯(lián)苯醚對大型溞的96 h EC50分別0.24、1.42、1.49和63.93 μg/L，可以判斷BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大型溞均屬于極高毒性物質(zhì)(EC50<1 mg/L)。

綜合其他相關(guān)研究的成果，浮游動(dòng)物對環(huán)境中的PBDEs也較為敏感。Breithlltz等(2003)測得BDE-47對美麗猛水蚤()的96 h LC50為72 μg/L；徐風(fēng)風(fēng)(2013)通過研究BDE-47對太平洋真寬水蚤()和日本虎斑猛水蚤()的96 h LC50為47.85 μg/L；張璟(2013)測得BDE-47對褶皺臂尾輪蟲()的24 h LC50為7.92 mg/L，而BDE-209對其的24 h LC50則沒有被檢測出。通過以上相關(guān)研究結(jié)果結(jié)合本研究結(jié)果，說明不同種類水生浮游生物(例如不同橈足類)對同種PBDEs同系物的敏感性差異較大；同種水生浮游生物對不同種PBDEs同系物的敏感度也不同。但不同PBDEs同系物對水生浮游生物的急性毒性實(shí)驗(yàn)也較為缺乏。因此，需廣泛研究多溴聯(lián)苯醚對浮游類生物的毒性作用。

2.3 多溴聯(lián)苯醚對大菱鲆的急性毒性

如圖3所示，在多溴聯(lián)苯醚對大菱鲆的毒性實(shí)驗(yàn)中，隨著濃度的提高，各實(shí)驗(yàn)組大菱鲆的死亡率隨之上升，二者呈正相關(guān)。在BDE-47的高濃度組(16~ 32 μg/L)、BDE-99的高濃度組(16~32 μg/L)和BDE-153的高濃度組(16~32 μg/L)，短時(shí)間內(nèi)(24 h)大菱鲆的死亡率均達(dá)到100%；在BDE-47、BDE-99和BDE-15中，低濃度組2 μg/L以下時(shí)死亡率不變，2~4 μg/L死亡緩慢，中濃度組4~16 μg/L死亡率急劇上升，高濃度組16 μg/L及其以上全部死亡。在BDE-47低濃度組(2~4 μg/L)、BDE-99低濃度組(2~ 4 μg/L)、BDE-153低濃度組(2~4 μg/L)、BDE-209低濃度組(60~240 μg/L)，大菱鲆的死亡率逐漸升高，96 h內(nèi)死亡率均達(dá)到20%左右，且暴露時(shí)間越長，死亡率越高，二者呈正相關(guān)。

圖3 不同濃度的BDE-47、BDE-99、BDE-153、BDE-209對大菱鲆的致死率

表4為不同多溴聯(lián)苯醚對大菱鲆的抑制率概率單位的回歸方程，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了回歸方程的相關(guān)系數(shù)和回歸系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，據(jù)此計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大菱鲆的96 h EC50依次為5.46、6.07、7.35和118.78 μg/L。并根據(jù)Turubell的安全濃度計(jì)算公式，計(jì)算出BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209對大菱鲆的安全濃度分別為2.02、2.01、2.17和58.62 μg/L。

4種同系物對大菱鲆的毒性強(qiáng)度依次為BDE-47> BDE-99>BDE-153>BDE-209。結(jié)果表明，高溴代同系物(BDE-209)比低溴代同系物(BDE-47、BDE-99和BDE-153)的EC50要高出2~3個(gè)數(shù)量級，說明其中也存在辛醇水分配系數(shù)與不良效應(yīng)之間的正相關(guān)關(guān)系。Kallqvist等(2006)研究顯示，PBDEs的log Kow與斑馬魚胚胎對其的吸收存在負(fù)相關(guān)，即生物可利用性越高的同系物的發(fā)育毒性也越強(qiáng)。

根據(jù)《新化學(xué)物質(zhì)危害評估準(zhǔn)則(HJ/T154-2004)》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，分析4種多溴聯(lián)苯醚對大菱鲆的96 h EC50分別為5.46、6.07、7.35和118.78 μg/L，可以判斷BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209都屬于極高毒性物質(zhì)(EC50<1 mg/L)。

表4 多溴聯(lián)苯醚對大菱鲆的96 h急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.4 Acute toxicity test results of PBDEs on S. maximusfor 96 h

綜合其他相關(guān)研究成果，魚類對環(huán)境中的PBDEs也較為敏感。范燦鵬等(2011)研究了BDE-47對劍尾魚()的96 h EC50為2.75 mg/L，根據(jù)國家環(huán)保局《水生生物監(jiān)測手冊》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，BDE-47對劍尾魚具有高毒性；張雨鳴(2014)通過研究BDE-47對紅鰭東方鲀()的急性毒性，測得BDE-47對其的24、48、96 h EC50分別為70.01、18.83、9.44 mg/L，根據(jù)國家環(huán)保局《水生生物監(jiān)測手冊》中的評判標(biāo)準(zhǔn)，BDE-47對紅鰭東方鲀具有高毒性。通過以上相關(guān)研究結(jié)果結(jié)合本研究結(jié)果，說明不同種類水生生物(例如魚類)對同種PBDEs同系物的敏感性差異較大，且不同PBDEs同系物對水生生物的急性毒性實(shí)驗(yàn)也較為缺乏。因此，應(yīng)進(jìn)行更為廣泛的PBDEs對魚類的毒性效應(yīng)。

2.4 多溴聯(lián)苯醚的海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估

PBDEs作為一種新型阻燃劑，并不是共價(jià)結(jié)合的高分子聚合物，沒有化學(xué)鍵的束縛，因此容易發(fā)生揮發(fā)脫離，釋放到環(huán)境中，其在水體、大氣、底泥和生物體中都存在(Ueno, 2004)。由于人類活動(dòng)釋放到大氣中的PBDEs，以及含有PBDEs的污水，都通過大氣沉降和地表徑流匯集到水體中。通過調(diào)查，不同地區(qū)水體內(nèi)的PBDEs含量不同。例如，膠州灣養(yǎng)殖區(qū)水體中PBDEs含量范圍為ND~630.8 pg/L，其中，低溴代PBDEs(BDE-47等)為主要污染物(周明瑩等, 2010)；香港附近海域水體中PBDEs的含量約為311~1187 pg/L(Breitholtz, 2003)。北美安大略湖表面水體發(fā)現(xiàn)PBDEs的含量約為4~13 pg/L，其中，BDE-47和BDE-99共占了總量的90%以上；荷蘭近海岸水體中的BDE-47、BDE-99、BDE-153和BDE-209含量分別為1、0.5、0.1和0.1~4 pg/L (姜爽, 2011)。由以上調(diào)查結(jié)果可知，目前，海水中PBDEs的環(huán)境濃度大約為5 pg/L (Stapleton, 2003)。4種同系物對蛋白核小球藻、大型溞、大菱鲆的96 h EC50(LC50)處于μg/L的級別，遠(yuǎn)高于實(shí)際海洋環(huán)境中PBDEs的含量。因此，實(shí)際海洋環(huán)境中PBDEs的含量不會對小球藻、大型溞和大菱鲆等海洋生物產(chǎn)生急性致死效應(yīng)。數(shù)據(jù)顯示，目前使用率較高的PBDEs是高溴代的BDE-209，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，其對3種生物的EC50(LC50)比其他3種同系物小2~3個(gè)數(shù)量級，雖然其危害較小，但高溴代的BDE-209釋放到環(huán)境介質(zhì)中，會通過化學(xué)降解、光降解、生物降解等方式脫溴成為低溴聯(lián)苯醚BDE-47、BDE-99等，會增加對環(huán)境的危害(Sun, 2008)。且就PBDEs的化學(xué)特性而言，由于隨著PBDEs中溴原子數(shù)量的增加，其蒸氣壓會呈線性下降，因此，低溴代同系物多處于氣相當(dāng)中，有較強(qiáng)的遠(yuǎn)距離遷移能力。綜上所述，雖然使用率較高的高溴代同系物如BDE-209等毒性較小，但其產(chǎn)生的長久影響不容忽視。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著PBDEs同系物的濃度升高，PBDEs對蛋白核小球藻、大型溞和大菱鲆的急性毒性效應(yīng)均逐漸增大，且毒性效應(yīng)隨Br原子取代數(shù)的增加而減小。4種同系物對生物的急性毒性強(qiáng)度由高及低依次為BDE-47>BDE-99>BDE-153>BDE-209。由于PBDEs具有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和環(huán)境持久性，其在水環(huán)境中積累并可能通過食物鏈(網(wǎng))向高營養(yǎng)級傳遞，進(jìn)而造成生物放大和更大毒害效應(yīng)。因此，PBDEs的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，需要繼續(xù)開展環(huán)境濃度PBDEs長期暴露對海洋生物的毒性效應(yīng)及其在海洋食物鏈上的營養(yǎng)傳遞研究。

NASICON 型固體電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)通式：Na1+xZr2Si2-xPxO12(0≤x≤3)，Yue等[46]提出通過Si取代p，同時(shí)在此引入Na以使NASICON型固體電解質(zhì)材料達(dá)到平衡。當(dāng)x=2時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最優(yōu)值，從而比較純的NASICON的室溫離子電導(dǎo)率約為 67 mS·m-1，除了具有較高的離子電導(dǎo)率之外，NASICON型固體電解質(zhì)具有較低的熱膨脹性。

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Acute Toxicity of Four Polybrominated Diphenyl Ether Congeners to Marine Organisms:,, and

CHI Xiao1,2, XIA Bin2,3, ZHU Lin2,3, CHEN Bijuan2,3①, SUN Xuemei2,3, ZHAO Xinguo2, TANG Xuexi1, QU Keming2

(1. College of Marine Life Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266003; 2. Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Yellow Sea Fishery Research Institute of Chinese Academy of Fishery Sciences, Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries, Key Laboratory of Fishery Resources and Ecological Environment in Shandong Province, Qingdao 266071; 3. Laboratory for Marine Ecology and Environmental Science, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266237)

In this study, we examined the biological toxicity of polybrominated diphenyl ethers, new persistent organic pollutants that can accumulate in organisms and have toxic effects in higher nutritional levels of the food chain. We performed acute toxicity tests using four polybrominated diphenyl ethers (PBDE) congeners, BDE-47, BDE-99, BDE-153, and BDE-209, on three species of marine organism,,, and. The 96 h concentrations for 50% maximal effect (96 h EC50) and 50% lethality (96 h LC50) were calculated for each species. The 96 h LC50and safe concentrations of the four PBDE homologs onwere as follows: BDE-47, 1.39 and 0.10 μg/L; BDE-99, 1.76 and 0.18 μg/L; BDE-153, 3.23 and 0.27 μg/L; and BDE-209, 378.62 and 8.68 μg/L, respectively. The 96 h LC50and safe concentrations of the four PBDE homologs onwere as follows: BDE-47, 0.24 and 0.03 μg/L; BDE-99, 1.42 and 0.82 μg/L; BDE-153, 1.49 and 0.94 μg/L; and BDE-209, 63.93 and 5.09 μg/L, respectively. The 96 h LC50and safe concentrations of the four PBDE homologs onwere as follows: BDE-47, 5.46 and 2.02 μg/L; BDE-99, 6.07 and 2.01 μg/L; BDE-153, 7.35 and 2.17 μg/L; and BDE-209, 118.78 and 58.62 μg/L, respectively. BDE-47 was shown to be particularly toxic to marine organisms, with toxicity decreasing according to the number of Br atoms in the congener molecule in the following order: BDE-47, BDE-99, BDE-153, and BDE-209.The PBDE content of global seawater is currently at the pg/L level, whereas the 96 h EC50and 96 h LC50of the four homologs was at the μg/L level, much higher than the PBDE content of the marine environment. However, owing to the structural stability and environmental persistence of PBDEs, their effects on environmental health cannot be ignored, and further studies will be conducted on their toxicity.

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs);;;; Acute toxicity

X826

A

2095-9869(2019)06-0088-10

10.19663/j.issn2095-9869.20180606001

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* 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(2017HY-ZD0202)和國家自然科學(xué)基金委-山東省聯(lián)合基金項(xiàng)目(U1606404)共同資助[This work was supported by Central Public-Interest Scientific Institution Basal Research Fund，CAFS (2017HY- ZD0202), and the NSFC-Shandong Joint Fund for Marine Ecology and Environmental Sciences (U1606404)]. 遲 瀟，E-mail: oucteddy@163.com

陳碧鵑，研究員，E-mail: chenbj@ysfri.ac.cn

2018-06-06,

2018-07-13

CHEN Bijuan, E-mail: chenbj@ysfri.ac.cn

(編輯 馬璀艷)