生物扰动下河口潮间带沉积物中PBDEs的迁移、释放与转化机制研究

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) is a new type of persistent organic pollutants which has been ubiquitous in estuary and littoral sediment. Bioturbation can affect the transport and vertical distribution of PBDEs in sediment and would increase the release of PBDEs from sediment to water. The transformation pathway and rate would alter for the changing bacterial communities directed by bioturbation. Up to now, very few studies have been investigated on the issue mentioned above which are relevant with the health and safety of aquatic ecosystem, so it cannot meet the need for assessment of environmental effects and ecological risk. To address these problems, this project will conduct field study on the vertical distribution of PBDEs, and their possible methylated and hydroxylated metabolites: MeO-PBDEs and OH-PBDEs in the habitat of Perinereis aibuhitensis, Bullacta exarata and Helice tientsinensis, all of which are dominant macrofauna with different mode of bioturbation in Beitang estuary intertidal zone, Tianjin. Combined with microcosm, the objectives of this research are to investigate (1) the transport and vertical distribution characters of sediment-associated PBDEs under different bioturbation,(2)the flux and release pathway of PBDEs from different depths in sediment to water driven by different macrofauna,(3)the transformation occurred in macrofauna habitat. The results will contribute to a deep understanding on the environmental effects and ecological risk of sediment-asscociated PBDEs.

多溴联苯醚（PBDEs）是一类新型的持久性有机污染物，已广泛存留于河口和近海沉积环境中。生物扰动可以影响PBDEs在沉积物中的迁移与垂直分布、可能发生的转化途径和速率，并促进其向水层释放，这些均关系到水生生态系统的健康与安全。目前，相关研究报道还相对匮乏，无法满足评估沉积物中PBDEs环境效应和生态风险的需要。针对上述问题，本项目拟选择天津北塘河口潮间带为研究对象，通过该地区3种具有不同扰动方式、栖息于不同生境中的优势底栖动物（双齿围沙蚕、泥螺和天津厚蟹）各自栖息环境中PBDEs的垂直分布状况，并结合微宇宙模拟实验：（1）阐明生物扰动对沉积物中PBDEs迁移与垂直分布特征的影响与机制；（2）探明生物扰动下沉积物中不同深度PBDEs的释放通量和释放途径；（3）探究生物扰动下沉积物中PBDEs可能发生的转化。为正确评价PBDEs的生态风险提供科学依据。

多溴联苯醚（PBDEs）是一类新型的持久性有机污染物，已广泛存留于河口和近海沉积环境中。底栖动物的生物扰动作用能够改变沉积层结构，促使沉积颗粒物迁移，因而影响沉积物中PBDEs的迁移及其向水层的释放，这均关系到水生生态系统的健康与安全。本研究在对天津北塘河口潮间带底栖动物群落，以及天津入海河流和北塘河口潮间带沉积物中PBDEs污染现状进行调查基础之上，选择北塘河口潮间带的优势底栖物种双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis），通过室内微宇宙实验系统，研究了生物扰动作用下，埋藏于沉积层不同深度（浅层埋藏，距表层2 cm和深层埋藏，距表层10 cm）PBDEs污染物向水层的释放行为，为正确评价河口沉积物中PBDEs环境效应和生态风险提供科学依据。.因受到2006年以来天津沿海地区大面积围海造陆工程的影响，北塘河口潮间带大约从2010年开始新的底栖动物群落演替，目前底栖动物物种较为单一，优势物种是天津厚蟹和双齿围沙蚕，最高生物密度分别为350±25 ind./m2和2200±225 ind./m2。PBDEs在天津入海河流沉积物和北塘河口沉积物中普遍检出，但属于较低的污染水平，十溴联苯醚BDE-209是主要同系物，占总PBDEs含量的94%以上。.双齿围沙蚕的生物扰动作用显著促进了沉积层中PBDEs向水层的释放，上覆水中检测到的颗粒态PBDEs同系物主要有BDE-47、-99、-153和-183，溶解态同系物有BDE-47、-99和-153。其中，浅层埋藏扰动组中，BDE-47、-99、-153和-183的释放通量分别为2.87、2.30、3.43和1.27 ng m-2 day-1；深层埋藏扰动组中，BDE-47、-99、-153和-183的释放通量分别为0.67、1.93、2.87和0.57 ng m-2 day-1。浅层埋藏组的释放通量大于深层埋藏组的释放通量。上覆水中的PBDEs主要以颗粒态形式存在。对于实验设定的两个生物密度（280和560 ind. m-2），释放通量无显著差异。.双齿围沙蚕的生物扰动作用改变了PBDEs在沉积层中的纵向分布。相比较而言，深层埋藏组中PBDEs的纵向迁移强度大于浅层埋藏实验组，实验30天后，浅层埋藏组中PBDEs纵向分布范围与初始位置变化不大，而在深层埋藏组中，PBDEs纵向分布范围为距表层4cm至底层。