多溴联苯醚在鲫鱼(Carassius auratus)体内的生物富集及生物转化研究Bioaccumulation and Biotransformation of PBDEs in Crussian Carp(Carassius auratus)高士祥 * 程杰 沈梦楠（Shixiang Gao, Jie Cheng, Mengnan Shen）(污染控制与资源化研究国家重点 实验室，南京大学环境学院，南京 210093，email：ecsxg@， State Key Laborotary of Pollution Control and Resource Reuse, School of the Environment, Nanjing University, Nanjing 210093)1. 引言溴代阻燃剂多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers，PBDEs）的广泛使用使其在环境普遍存在，特别是 OH-PBDEs 在一些自然环境及野生生物体内的检出及其相关的生态与健康风险，使该类污染物的环境归趋研究成为环境科学领域的热点之一由于 PBDEs 在环境中可脱溴降解为低溴代同族物并增加其生物可利用性，而国际上对低溴代 PBDEs 在水生生物体内的归趋研究还很少，本文通过对鲫鱼水相暴露于低溴联苯醚 4, 4’-dibromodiphenyl ether（BDE15）的研究，较为系统地探讨了 BDE15 在淡水鱼鲫鱼体内的富集、组织分布、排泄及净化规律，并对其生物转化产物进行了分析。
2. 材料与方法采用半静态水质接触染毒法进行暴露实验，所选鲫鱼（Carassius auratus）购自南京市水产科学研究所禄口养殖基地，体长 9.0±1.0 cm，体重为 19.7±3.6 g试验前将鲫鱼在实验室条件下驯养14d 以上，每天定时投饵约体重的 1%，连续充氧光暗比为 12 h∶12 h，水温 20 ± 1 °C，溶解氧 >5mg L-1鲫鱼暴露于 BDE15 染毒水体持续 50 天，接着于清水中净化 14 天，取肌肉、鳃、肝及肠内物质进行分析，测定各组织中 BDE15 的含量和转化产物3. 结果与讨论3.1 BDE15 在鲫鱼体内的生物富集与净化为考察 BDE15 在鲫鱼体内的吸收，分布，排泄及净化规律，于 1，3，6，28，50，57，64 天分别对 10 及 100 µg L-1BDE15 暴露组进行取样，分析其肌肉，肝，鳃及肠内物质中 BDE15 的含量结果显示，鲫鱼对 BDE15 的富集速度较快，暴露初期各组织中 BDE15 的浓度均快速增加，暴露一天后鱼体中即可检出 BDE15；控制组鱼组织及鱼食中均未检测出 BDE15以肝为例，富集一天后低剂量组肝组织中即有 BDE15 0.866 µg g-1 （干重） ，于第 28 天时达到最大值 46.45 µg g-1（干重） ，接着含量有所降低，至 50 天时为 19.74 µg g-1 （干重） 。
整个暴露期，两种暴露浓度下鲫鱼不同组织对 BDE15 的富集呈现出相似的时间趋势这是由于 BDE15 在鱼体内的富集不是一个简单的过程，包括吸收，代谢，排泄等过程本研究中，BDE15 在鱼组织中含量的减少，可能是由于暴露后期相对较慢的吸收，以及更快的代谢（代谢产物的发现）和排泄（肠内物质中高浓度的 BDE15：暴露 28 天时，低剂量组和高剂量组中 BDE15 含量分别是肌肉组织中的约 3.23 和1.97 倍） 从各组织分布来看，鳃、肠内物质中 BDE15 的含量最高，以鳃、肠内物质>肝和肌肉暴露28 天后，高剂量组肌肉、鳃、肠内物质和肝中 BDE15 的浓度分别是低剂量组各相应组织中的 8倍、9 倍、5 倍和 3 倍（图 1） ，这可能是由于肠内物质及肝中相对更快的 BDE15 代谢净化期，BDE15 从鱼体中释放速率较快，鳃中含量减少的最快，可能是由于鳃是呼吸器官，其组织中 BDE15 的含量随水中目标污染物浓度的变化影响很大净化期第 14 天，以肠内物质中BDE15 的量最高，是由于各部分组织在净化期还继续通过排泄的途径释放积累的 BDE15，即排泄是 BDE15 在鱼体内清除的一个重要途径。
3.2 生物富集系数估算利用一级动力学方程，考虑鲫鱼对BDE15的吸收速率（k 1） 、净化速率（k 2）估算了相应的半衰期（t 1/2）及生物富集系数BCFs值结果显示，低剂量暴露组中，相应的半衰期为 2.9-4.8天，高剂量组则相对时间较长（肝5.2天），与其他关于贻贝中BDE47，99，153半衰期的研究结果类似（7.7，5.6，8.1天），但长于老鼠体内BDE47的研究结果（1.5天），这可能反应了鱼类相对于哺乳动物较低的生物转化及消除能力同样，肝和鳃相应的BCF值分别为1.28×10 5和1.69×10 5，高于肌肉一个数量级这与Kerstin等人对蓝贝的研究结果类似，他们的研究表明BDE47在蓝贝中的BCF值为1.3×10 6可见，PBDEs有很强的生物富集性，虽然其在环境中的含量目前还不是很高，但由于其持久性及高的生物累积性，应引起重视Table 1. Bioaccumulation parameters of BDE 15 from water exposures using Crucian carpBDE 15 k1 (L d-1 g-1 dry wt.) k2 ( d-1) t1/2 (d) t90 (d) BCF×104 (dry wt.)Muscle (10ug L-1) 11±4.5 0.146±0.008 4.8±0.3 15.8±0.9 7.5Gill (10ug L-1) 40.2±24.1 0.238±0.023 2.9±0.3 9.7±0.9 16.9Liver (10ug L-1) 19.2±10.7 0.150±0.040 4.6±1.1 15.3±3.7 12.8Liver (100ug L-1) 11.3±9.8 0.137±0.029 5.2±1.0 17.4±3.6 8.23.3 BDE15 在鲫鱼体内的生物转化关于 PBDEs 在生物体内的代谢研究目前主要集中在两个方面：一是生物体内的脱溴还原；二是生物体内发生氧化代谢生成羟基、甲氧基代谢产物。
本实验在研究 BDE15 在鱼体内生物积累的同时，对鲫鱼肝及肠内物质进行分析，初步鉴定了 5 种可能由 BDE15 在鲫鱼体内生物转化产生的产物，除了 4-溴联苯醚（BDE 3）及联苯醚（DE）两种脱溴还原产物外，还发现了三种可能的氧化代谢产物：一羟基 BDE15（mono-OH-BDE15 ） ，二羟基 BDE15（diOH-BDE15）以及溴苯酚就我们所知，这是第一次在实验室活体暴露淡水鱼中发现羟基化 PBDEs由 GC-EI/MS 所得一级全扫质谱及二级质谱图信息如下：（1）羟基化产物：一羟基-BDE15：由于其结构中含有两个溴原子， Br 有 79Br、 81Br 两种同位素，丰度比约为 1 ：1，因此在质谱图上可见特征的[M+2] +，[M+4] +同位素峰，且与[M] +峰成对出现，形成特征性同位素峰簇的分子离子簇（m/z342, 344, 346） ，以及含一个溴的碎片离子（ [M-(Br+CO)] +） （质荷比m/z235, 237） 同时质荷比为 m/z 184.12 的碎片离子峰为该化合物的基峰，为分子离子 m/z343.82脱掉两个溴的碎片峰该未知化合物的分子离子峰簇比母体 BDE 15（m/z326, 328, 330）正好多16 质量单位，在色谱上的出峰时间位于母体峰后面，且质谱图与已知的标样 BDE15 及 OH-BDE47 的质谱图均相似，OH-BDE 47 的分子离子簇：m/z 498, 500, 502, 504, 506 及脱掉两个溴的基峰：m/z340, 342, 344 均差 160，差两个溴，因此推断改未知化合物为 BDE15 的代谢产物 OH-BDE 15。
二羟基-BDE15：在一级质谱上检测到准分子离子为 m/z357.89 的色谱峰，分子质量比母体BDE15 多 32，且有较强的 M+2（359.89） ，M+4 （361.87 ）同位素峰簇对分子离子簇中 m/z 为360 的碎片分别进行二级质谱分析，得到碎片离子 m/z [M-2Br]+和[M-BrCO] +，该质谱断裂规律与母体及 OH-BDE15 一致，初步推断为 BDE15 在鱼体内氧化代谢产物 Di-OH-BDE152）醚键断裂产物：溴苯酚肝和肠内物质的一级色谱、质谱图中同时检测出分子离子为 m/z172 的未知化合物，其同样具有含溴化合物的特征性同位素峰簇 m/z172，174，因此选 m/z172 进行二级质谱分析得到得质谱图中同时含有标准质谱图中的碎片离子：m/z93 [M-Br] +及 m/z65 [M-BrCO] +，推断该未知物为溴苯酚3）脱溴还原产物：BDE3和DEBDE15在鲫鱼肠道内的两种脱溴还原代谢产物BDE3及DE的一级质谱图与标准质谱图一致，且这两种产物只在肠道内容物中检测出，肝中未检测到，这可能是因为 OH-PBDEs 的形成可能是由于CYP 450酶的氧化作用；而还原代谢产物是由于肠道内是个还原体系，一些肠道厌氧微生物的代谢作用形成的。
4. 结论BDE15在鲫鱼体内有较高的生物富集性，其生物富集系数达10 4-105数量级，进入鱼体的BDE15能发生还原脱溴和氧化转化，生成BDE3、DE及一羟基和二羟基BDE15由于PBDE羟基化产物较高的内分泌干扰活性，其在鱼体内的富集和代谢引起的生态和健康风险应该得到关注致谢本工作受国家自然科学基金项目（20977044）和国家“973” 项目（2009CB421604）资助。