海洋微塑料上的类二噁英污染物的生态风险研究

       我们在前期研究中发现海洋和海岸塑料残骸可能负载了大量的有机污染物质。通过比较不同类型和不同粒径的塑料残骸上的化学物负载情况，我们发现并非所有的塑料和海水之间形成了有机污染物的分配平衡状态。例如，对于“硬质塑料”而言，其多溴联苯醚（PBDEs）浓度就显著高于“渔网和绳子”的样品浓度，这主要是由于29%的“硬质塑料”存在常见的PBDEs溴代阻燃剂的混合物成分。此外，我们发现84%的样品中至少含有一种超标的化学物质，因而可能对海洋生物造成潜在毒害。鉴于某些塑料高污染区表层水中塑料的含量远高于生物量（180:1），塑料残骸很可能已经成为这些区域生物的重要“食物”来源。而且逸度梯度计算的结果提示：塑料上的污染物可以沿着逸度梯度向生物体内迁移。

 
图1 海洋塑料聚集区的塑料残骸
 
 
       基于此，我们特别关注了一类具有极强生物毒性作用的HOCs，即类二噁英物质（DLCs）。通过化学分析和生物测试相结合的手段，我们考察了海洋和海岸微塑料上负载的DLCs可能引发的类二噁英效应。化学分析结果证明：海岸泡沫聚苯乙烯上含有的DLCs含量最高，这可能是由于泡沫聚苯乙烯塑料的添加剂存在和其更高的吸附能力造成的。但是，泡沫聚苯乙烯在生物测试中并没有显示非常强的类二噁英效应，这主要是因为在塑料萃取液中存在苯乙烯的多聚体。这些多聚体一方面通过吸附DLCs分子而降低其生物有效性，另一方面，这些多聚体自身也是芳烃受体的激活剂，可以和DLCs之间形成竞争抑制作用。另外，生物测试的结果显示：老化作用可以通过额外吸附而增加DLCs在塑料上的负载量。最后，我们还通过DLCs在不同环境和生物体内的释放情况，预测了11种场景下的潜在毒性风险。结果表明，分别有100%和18%的老化塑料颗粒和泡沫聚苯乙烯可以通过水体或者摄食暴露，诱发海洋生物的类二噁英效应。

 
图2. 环境老化过程将增加海岸微塑料上的类二噁英污染物浓度
 
       上述主要研究成果发表于Journal of Hazardous Materials期刊上第一作者为青年研究员陈启晴，施华宏教授为共同作者。
Chen Q, Zhang H, Allgeier A, et al. Marine microplastics bound dioxin-like chemicals: Model explanation and risk assessment[J]. Journal of hazardous materials, 2019, 364: 82-90.