来自巴基斯坦群体水鸟类羽毛 的多溴联苯醚（PBDEs）
摘要
从巴基斯坦的四个heronries旁遮普省的两个群体水鸟类（Bubulcusibis，Egrettagarzetta）羽毛用来分析28种多溴联苯醚（PBDEs）同系物。小白鹭和牛背鹭的PBDEs的平均浓度分别为2.41和1.91ng/g.两个种类的羽毛样品中PBDE- 47，-100，-138，-153是丰富并且检测> 70％。种间特定的差异是根据饮食偏好在吃鱼小白鹭中显示较高浓度的PBDE- 47，-66，-75，-100，-153，-154， -183。PBDE- 47和-100在小白鹭频率高而PBDE- 99在以陆地食物为生的牛背鹭更占优势。更高的六溴和七溴的溴化二苯醚同源物在heronries接近水体的羽毛中浓度较大,这些受到了城市工业污水的影响; 低溴化同源(BDE-47,-100)在农村种植地区的羽毛中占优势。危害商数（HQ）表明检测的PBDEs对白鹭数量不构成危险。
关键词: 水鸟
多溴二苯醚
白鹭
危害商数
1简介
多溴二苯醚是工业合成物,广泛的用做火焰阻燃物的添加剂,如各种消费产品塑料, 合成纺织品，电子产品，建材和聚氨酯泡沫.在商业上重要的PBDEs的同类物中，五溴和八溴二苯醚已报道引起致癌性，神经毒性和内分泌干扰（CostaandGiordano，2007）这些已被欧洲，加拿大，日本和美国的许多州禁止.然而，十溴PBDE商业混合物还在最广泛的生产并仍然在全世界使用。多溴二苯醚和它们的代谢物拥有相似的结构和物理化学特征包括亲脂性，持久性，生物累积，放大倍率, 毒理效应（生殖/发育的影响实验动物和野生动物）多氯联苯和滴滴涕及其代谢物。
多溴二苯醚在生产,使用, 处置,循环过程中都能进入环境(Chenetal.,2007).已报道大多数多溴二苯醚同系物出现在从空气,家庭垃圾,水,土壤, 沉积物, 无脊椎动物，两栖类，鱼类，鸟类，哺乳动物到人体组织(Talsne,2008),因为它们的广泛使用,生物富集和生物放大的潜力。多溴二苯醚已报道于陆地，水域和海洋鸟类中据报道在某些情况下鸟类比来自同一生态区的海洋和陆地哺乳动物浓度更高(Sellstr?metal.,2003;Elliottetal.,2005).鸟类已被用于作为评价多溴二苯醚毒性水平的敏感种类,因为它们在食物链中的位置,它们的生命很长, philopatric，往往群居，无处不在，规模大,突出，丰富和对环境变化敏感 (Luoetal.,2009).鸟类在食品链中有不同的营养水平和有特定物种的迁徙习惯(Chenetal.,2010).留鸟是本地的良好污染指标,迁徙鸟类在更大范围的指示可能会有用.吃鱼和吃陆地生物的鸟能在水和陆地生态系统之间显示PBDE运输和命运的不同 (ChenandHale,2010).一些通过鸟卵，肌肉，肝脏，血液和羽毛来研究PBDEs在环境水平，分布和运输以在欧洲，北美和北极很多研究了(Elliottetal.,2005;Jaspersetal.,2007a,2009;Newsomeetal.,2010).PBDEs可以封存在某些亚洲国家，如中国，印度和巴基斯坦比在世界其他地区程度更高,因为它们受到电子废物(computer and electronic equipments)的循环,主要来自欧洲和北美,因为这里的劳动力成本低，缺乏地方环境法规和广阔国际法规控制(Martinetal.,2004;Wangetal.,2007;SyedandMalik,2010;Eqanietal.,2011).然而在巴基斯坦没有关于PBDEs在不同产品存在,发生，使用和水平,非生物和生物车厢，包括掠夺性水禽，其毒性作用的数据。
白鹭是属于鹭科的涉水水禽,是顶级消费者,有通过生物富集和生物放大来积累污染物的潜力.这些特征使得白鹭可以作为水环境污染的合适监视生物用来评估无机的命运(MalikandZeb,2009) 以及有机污染(Polderetal.,2008)和作为生态风险评估的物种(lametal.,2007).在这个研究中,两个物种白鹭--牛背鹭(Bubulcusibis)和小白鹭(Egrettagarzetta)的羽毛被收集用于分析PBDEs.目的是用来确定PBDEs在两种依赖于水的白鹭羽毛样品的水平和组成;用来评估heronries之间可能位点和物种特定的差异进而通过危害商数的方法评价影响白鹭数量可能涉及的PBDEs作为apreliminary评价指标。
2材料和方法
在这项研究中,测量了羽毛中含有的28种PBDEs的同系物(BDE-17,-32,-28,-35,-37,-47,-49,-51,-66,-69,-71,-75,-77,-85,-99,-100,-119,-118,-126,-128,-138,-153,-154,-181,-183,-190,-196,-197).我们从四个地区和以不同食物水平为生的两个白鹭种群来比较PBDEs,用以评估不同地区不同种群PBDEs浓度的不同(Fig.1).鉴定出四个大单特异性heronries:分别在Head Trimu,Head Islam,Mails和Shorkot位于相同的地理区域.小白鹭主要吃小鱼同时也吃陆地和水中根据季节的可用性的昆虫和它们的幼虫，小型两栖类，甲壳类，蠕虫和蜗牛.而牛背鹭是食虫类,它的饮食主要包括蝗虫，甲虫，蠼螋，豆娘，蜻蜓，甚至蚯蚓，老鼠，和两栖动物。
羽毛采集于2009年五月中旬和六月中旬,约10-25乳房羽毛被抽取超过二十天鸡苗各一10各heronry巢.小白鹭的羽毛样品取自两个渠首:Head Trimu及Head Islam,而牛背鹭的羽毛样品取自Mailsi,Shorkot和Head Trimu.渠首是水工结构工程修筑的目的是为Punjab省提供灌溉用水.Head Trimu建于Chenab河和Jhelum河的合流处而Head Islam建于Sutlej河.羽毛保存于信封里以待进一步分析.所有的羽毛都用自来水冲洗除去松散粘附颗粒接着用去离子水洗(MilliQ),室温下过夜干燥后剪成大约1mm的片状.精确的称重(200-500mg)的羽毛飙升至程序空白有25ul的回收率, 含有25pg/ml 的 C-13 标记的PCB同类物138,153,180，和209及50ug/pl的多溴二苯醚同源物51和128, 用DCM提取Soxlet 16小时.提取液蒸干后,溶剂转移到约1毫升的正己烷中.色谱玻璃柱的id为25毫米,从底部充满15毫米酸化硅胶（Merck60,0.063- 00.200毫米）和1克无水硫酸钠.用正己烷60毫升洗净，装入提取物，用250毫升正己烷洗脱，旋转蒸发到0.5毫升.洗脱下的提取物经过凝胶渗透色谱柱（GPC）,色谱柱里挤满了6克Biobeads SX3并用正己烷和DCM（1:1 V：V）洗脱.前16 ml丢弃，将16至35毫升为收集起来, 经轻柔的N2流,收集并转移到气相色谱仪（GC）小瓶中.25ul的十二烷含C标记的多氯联苯同系物141和208，两个PBDE同源物BDE- 69和-181作为内部标准.所有样品均减少至25ml用以分析26种多溴二苯醚同源物.对所有化合物进行分析，利用选择离子监测（SIM）模式下运行GCeMS使用CP- SIL8CB柱（50米，25mmi.d，厚度1.2mm瓦里安）.氦气作为载气，流量为1ml/min率.操作条件包括分少进样模式烤箱温度设定在100°C，持有2分钟，憋足在20℃至140/分°C，0分钟举行4C/min，10分钟举行，在4℃/分钟，10分钟举行斜坡速率升至200。喷油器和检测器温度分别为270°C和250 °C的注射量用的是2毫升.
2.1质量保证/控制(QA/QC) 定量标准曲线的基于七个标准:三,六溴同系物中PBDE的浓度在2.5和250之间,以前使用的更高溴化的浓度在5-500pg/ml .这些标准是在每次运行必须有二十样本，质量控制标准在每5个样品中之后。程序和溶剂空白准备在每五个羽毛样品一的发生率而且与实际样品提取的方式相同. 检测（LOQ）的限额计算为3倍多溴二苯醚水平在程序空白标准偏差.对于还没有检测多溴二苯醚的程序空白.检测限计算每个样品分别的分析物的量相当于最低校准标准.在所有样本中，检出限为0.0 -0.3ng/克的研究多溴二苯醚。提出了一个分析物的值是空白校正水平，但不使用标准的恢复恢复。CPCB回收率-138,-153,-180,-209及BDE-51,-128分别为89,87,91,74,63和135%.所有标准均购自剑桥同位素实验室(United Kingdom).硫酸，己烷，使用和DCM均为分析纯和默克（德国）购买。所有的吸附剂（无水硫酸钠和硅胶），并采用了玻璃烤在450套晚,去离子水毫秒Q（Millipore公司）用于整个实验室分析。
2.2统计分析 羽毛的PBDEs的浓度呈偏态分布,因此, 用非参数来统计.为了比较与研究heronries a Kruskale羽毛的PBDEs使用了瓦利斯中位数测试其中的方差分析浓度的方法。曼惠特尼U检验是用来发现物种之间他们饮食习惯的明显差异.在所有研究的PBDE同类物中，只有那些测量> 50％以上的有关MDL被用于统计分析.对于羽毛样品中小于MDL，分配一半的LOD.显著性水平a=0.05水平在当前研究中使用.
3 结果与讨论
3.1与其他研究比较总PBDE浓度
一些PBDEs(同系物28,32,35,37,49,85,71,77,138,166,196,和197)要么没有检测到或是浓度低于MDL.对于那些检测到的PBDE同系物PBDE-17,-47,-66,-75,-99,-100,-119,-153,-154,-183浓度 >MDL.因此PBDEs之和就定义为这十种同系物之和.小白鹭和牛背鹭的PBDEs的平均浓度分别为2.41和1.91ng/g(Table1).测量结果显示这两种鹭的PBDEs低于这些报道数据: 尾羽的红隼(4.4ng/g), 谷仓猫头鹰（3.8ng/ g），灰鹭（7.7ng/g），长耳猫头鹰（6.3ng/ g）（10ng/ g）和比利时的鲱鱼鸥（11ng/ g）, 松雀鹰(Jaspersetal.,2007a).记录的小白鹭的PBDEs浓度的平均数要高于比利时的鵟的羽毛(2.2ng/g) (Jaspersetal.,2006a,2009).目前还不知PBDEs在小鸡羽毛中的水平,且仅有少量文献报道了PBDEs在成鸟羽毛的水平,因此,这项研究只和一般存在羽毛报道的结果进行了比较.因此要求对更多的其他鸟类的雏鸟羽毛进行研究.羽毛中PBDEs的水平可以用来反映羽毛形成时摄入的饮食,那时羽毛通过血管与血液相连,污染物可能通过血液进入它们(Dauweetal.,2005;Jaspersetal.,2007a,b).因此,羽毛可以从身体摄入污染物的时期可比较雏鸟和成鸟.然而,因该这样认为:因为较长时间的整体摄入成鸟身体会显示更高的PBDEs负担,导致血液中的较高浓度,羽毛中也很有可能会出现这种结果.
3.2 同类物浓度模式和来源
3.2.1 低PBDEs PBDE-47是丰度最高的四溴同系物,在牛背鹭和小白鹭中的平均浓度分别为0.09和0.14ng/g且样品的检测率为88%和93%.测量的PBDE-47浓度低于这些报道所说的比利时的喜鹊(Jaspersetal.,2009).BDE-47也是苍鹭羽毛中最突出的同系物(Jaspersetal.,2006a),在大多数鸟类也是如此(Jaspersetal.,2007a,b).五溴BDE同源物中PBDE-100在牛背鹭和小白鹭的羽毛样品的检测率分别为75%和86%,平均浓度分别为0.03和0.04ng/g,而PBDE-99在牛背鹭和小白鹭的羽毛样品的检测率分别为38%和36%,平均浓度分别为0.08和0.03ng/g。目前测量的到的PBDE-99的平均浓度远小于报道所说的比利时喜鹊(Jaspersetal.,2008,2009).BDE-47 和BDE-99是四溴技术混合的主要成分,在羽毛样品中发现的高丰度的BDE-47可以暗示研究地区四溴- BDE混合物的消费情况.四元和五溴同源物积累和占优势于生物群，尤其是在顶级捕食鸟类(Luoetal.,2009).BDE-47和-99在华南白鹭的所有PBDEs中占大多数(Lametal.,2007).其他的研究也记录了一些同系物,如BDE-47,-99,和-100在一些水鸟如中国 - 池鹭和红润胸秧鸡中占优势(Sheetal.,2008;Luoetal.,2009).贡献和分布情况也与以前自然水鸟的研究相一致(Gaoetal.,2009).高频率检测到BDE-47,BDE-99和BDE-100可能指示出资源有关于五溴二苯醚商业使用的贡献.许多研究使用BDE-47 +BDE-99 +BDE-100之和与BDE-153+BDE-154之和的比例来指示五溴二苯醚和八溴二苯醚混合物对环境污染物的贡献(Jiangetal.,2010),较高的比率(>1)在现在的研究指示出五溴二苯醚的贡献源泉.BDE-47和-100在小白鹭中有很高的水平而BDE-99在牛背鹭中很流行.Jaspers也发现BDE-47和-100在以以鱼为主食的水鸟相比于以陆地食物为生的鸟有相似的趋势.BDE-47也在鱼类样品所有的BDEs中占优势,如鲤鱼,它是水鸟的食物 (Erdogruletal.,2005).然而, BDE-47,-99和-153也被认为在以陆地食物为生的鸟中很重要(Jaspersetal.,2006a).BDE-17,-66,-75,和-119在羽毛样品中检测率92%,平均浓度分别为0.13和0.07ng/g。这些污染物较高的发现频率可以解释为它们的化学稳定性,在环境中的持久性,不易被代谢,较长的半衰期, 在土壤中有较强的吸附能力,比低溴代BDE在食物链中积累的能力, BDE-153和-154是五溴和八溴BDE混合物的贡献者.六溴BDE也可在许多鸟类和鱼类中形成,它是通过BDE-209代谢脱溴, (VandenSteenetal.,2007),因此,六溴BDE对使用商品DeBDE混合物的贡献不能被忽略.然而,在巴基斯坦没有混合产品和使用的数据存在.PBDE-153在以陆地食物网为生的牛背鹭中占优势.BDE-153/-99比例的平均数在两种之间不同, 小白鹭和牛背鹭分别为4.72和1.3.牛背鹭以灌溉作物领域, 渠首附近的垃圾场为生不同于小白鹭,小白鹭沿着浅水渠首的堤寻找食物.因此,小白鹭可能遇到更多高溴代的PBDEs.七溴同系物BDE-183样品中的出现率>13%,平均浓度为0.49ng/g.相反luo检测出BDE-183在中国珠江三角洲水鸟种类样品的出现率为100%,并且与其他水鸟相比在所有PBDEs中占很大比例.结果显示白胸水母鸡和常见的鹬中BDE-153,-183,和-154比低溴代同系物BDE-47,-99, -100更为丰富,而这些低溴代同系物在水鸟中更常见.相似的, Polder (2008)发现 BDE-183,-153比BDE-28,-47,和-99在非洲牛背鹭的卵中有更高的浓度.最近研究表明BDE-183在羽毛所有PBDEs负担中贡献了35%,指示出在研究处八溴BDE的使用情况,在八溴BDE混合物中BDE-183贡献了43%.3.3 影响种间不同的潜在因素
曼惠特尼U检验:根据两个种群饮食喜好 (陆地和水生的饮食习惯) 而表现出PBDE-47,-99,-153,和-154浓度的很大不同.小白鹭测量展示出BDE-47,-66,-75,-100,-153,-154, -183同系物的浓度高于牛背鹭,但牛背鹭中BDE-99的浓度更高.羽毛中PBDEs的浓度能够直接比较两个种群指示出PBDEs除特定的变化可能反映水鸟在生物和生态的不同(Lametal.,2007).白鹭的饮食习惯可以解释一些测量的PBDEs不同,因为食物是PBDEs进入的主要通路(Lametal.,2007).食鱼小白鹭羽毛中PBDEs的浓度高于和它相比较的以陆地昆虫为食的牛背鹭,表明食鱼是PBDEs进入水中食物网的最主要通路.以往的研究也报道了食鱼鸟中高水平的有机卤素化合物(Gaoetal.,2009).因为羽毛中PBDEs的水平用以反映羽毛形成时的摄食,所以羽毛中PBDEs的浓度和概况应该与血液中呈现的浓度有关(Dauweetal.,2005).伴随着饮食习惯,许多因素如迁徙行为, 代谢能力可能导致种间变化(Jaspersetal.,2006b).小白鹭顺着渠首水的边缘摄食,是一种喜食小鱼的鸟,因此,作为一个顶级捕猎者这些鸟能够积累污染物,所以对有机污染物的不利影响非常敏感.无脊椎动物是牛背鹭食物的主要组成部分.牛背鹭主要以陆地食物为生,食谱广泛,包括蝗虫，蟋蟀，苍蝇（成虫和蛆），飞蛾，蜘蛛，青蛙，蚯蚓,捕猎范围从渠首的沼泽区,小麦，棉花作物田，水稻和甘蔗的灌溉区(MalikandZeb,2009)到 渠首及张市内外各种各样的垃圾倾倒点.这些倾倒点接受家庭和其他未分类的垃圾,包括生活垃圾和食物残渣，纸张，塑料，纺织，地毯，废弃的家具和电器设备,而这些可能含有溴化阻燃剂.牛背鹭经常与牛或其他大动物在一起(Polderetal.,2008),相比于捕鱼者在牛背鹭上发现的大多数PBDEs浓度较低,因为它们的觅食习惯于较低食物链水平,从而限制了这些鸟积累污染物的能力.
另外, 不同物种之间白鹭的吸收，消除，代谢速率不同也会导致观察的不同.在Behrooz做了相同的研究(2009),发现顶级捕猎鸟类（食肉动物和杂食动物）有机污染物的水平高于无脊椎动物和草食性种类的捕食者.另一些研究也表明食肉和顶级捕食的鸟类有较高水平的PBDEs(Lametal.,2007).也有研究报告称食鱼鸟中PBDEs的水平比杂食，食虫和食谷物的鸟要高.3.4．栖息地处PBDEs同系物的变化
羽毛中测量的PBDEs也和鸟类的觅食栖息地有关.置身于污染物是因为食入受污染的土壤，或觅食栖息地在除特定变异中发挥重要的作用.从四个苍鹭抱蛋处收集的羽毛发现PBE-47,-99,-153,和-154的浓度有很大的不同(Fig.2).不同的置身地,当地和半当地的污染物都不同,样品采集地的PBDEs的使用不同会影响样品采集地之间的污染概况和浓度
Head Trimu建于Chenab河和Jhelum河的合流处用来向Punjab省提供灌溉用水.从这里得到的羽毛包含大量的高溴化物,如六溴（BDE- 153，-154）和七溴BDE- 183.Chenab河和Jhelum河间接接收从Chiniot, Jhang, Sialkot, Jhelum, 和Gujrat市未经处理排放的工业和市政污水,这些城市可能充当了污染源的上游.在巴基斯坦,废水和污水未经处理排放入附近的排水渠，沟渠和河流很常见,因为很弱的环境执法力(Qadiretal.,2008).Jhang市位于Head Trimu的西北大约20km, 工业和市政污水通过四条排水渠处理,这四条排水渠将工业和城市污水带入水库.PBDEs长距离运输并通过干湿沉降导入陆地和水域生态系统.因此, Head Trimu处收集的羽毛有较高的PBDEs可能是由于觅食栖息地的污染--地表径流，城市和工业废水和大气沉降从而更接近高溴BDEs的污染源.工业和城市化的地区与乡村地区相比可能含有更高的高溴BDEs同系物.牛背鹭的羽毛收集与三个苍鹭抱蛋处HeadTrimu,Shorkot和Mailsi, 羽毛中PBDE-47, -75和-183的浓度在这些地区有显著的不同.从Mailsi收集的羽毛显示出三，四和五溴溴代同源物(BDE-17,-47,-66,-75,-99,-100,-119)的浓度很高达0.61ng/g,相比于HeadTrimu(0.24ng/g), Shorkot(0.19ng/g).相反, HeadTrimu处的羽毛中六溴和七溴的PBDEs很高(0.62ng/g), 而Mailsi( 0.16 ng/g ), Shorkot(0.15ng/g).低溴代同系物(BDE-47--BDE-100)在非城市区域占优势.在Mailsi农业活动很盛行, Sutlej河经过此地的苍鹭抱蛋处大约0.5km,它的水改道用来浇灌水稻和棉花地.农村和种植在Shorkot很活跃.小白鹭的羽毛从Head Islam和Head Trimu处收集,这里被分类为是有意义的生态湿地.Head Islam和Head Trimu处羽毛PBDEs的平均数分别为1.3和1.1 ng/g.Head Islam以Sutlej河建立而成靠近的巴哈瓦尔布尔的Hasilpur区, 来自印度的跨边界污染,地表径流和在其流域从Bahawal Nager和巴哈瓦尔布尔城市和Hasilpur的污水可能是PBDEs污染物的源泉.曼惠特尼U检验表明BDE-154的浓度在两种小白鹭中明显不同(a= 0.05).从Head Trimu处收集的羽毛检测的大多数PBDEs(BDE-47,-66,-75,-99,-100,-119,-153,-154,-183)高于Head Islam.3.5 危害评估
PBDEs会引起实验室和自然动物包括鸟类潜在的健康风险和不利影响,包括致癌，致畸，神经毒性和内分泌干扰.神经行为的发展的不利影响能被五溴BDEs观察出,而引起了特别的关注.毒理学，发育和生化影响对于鸟类暴露在生理，行为和尚未彻底 处理和更新的充分了解.将繁殖前的红PBDE下的生殖，隼暴露在DE-71(0.3或1.6ppm)下21天,改变了改变了雌雄的亲和力并影响了两性的生殖行为.Fernie发现将处于发育中的圈养美国红隼雏鸟暴露到五溴BDE(DE-71)同系物下,在蛋时浓度为18.7mg/g, 孵化后每天15.6ng/g,会给甲状腺和免疫系统，维生素A水平，谷胱甘肽 动态平衡，氧化应激和增长带来不利影响.没有有关白鹭PBDEs毒性阈值的数据, 鸟类和捕猎鸟暴露在PBDEs下的不利影响只有有限的毒性数据可供参考.因此, 无可见影响浓度/水平（NOEL）或预测无效应浓度（PNEC）只能从捕猎鸟处推测.据报道阻碍美国红隼孵化成功的最低PBDEs(LOEL)为1800ng/g, 阻碍鹗繁殖的最低阈值水平为1000ng/g.在PBDE暴露研究中 VandenSteen表示PBDEs在浓度为150ng/g时将会对欧洲雌椋鸟的生殖行为带来不利影响.国内鸭胚胎幼体暴露在1ng/g的BDE-99下,会导致生育酚水平的降低(Ve), 这是氧化应激的标志--细胞抗氧化防御丧失或很弱而导致诱变性和致癌性.
在这项研究中,chen为游隼提出了PNEC, 是通过将与LOEL有联系的减值和孵化成功的不确定因素分成10种或包括多种变化.危害商数（HQs）是通过在白鹭中测量的PBDEs浓度之和 (MEC)除临界浓度的而计算出,在其浓度之下看不到不利影响或PNEC.HQs解释为:其值1.0则为高毒性.在所有的研究地区小白鹭和牛背鹭的PBDEs的HQs为0.00-0.01(Table2).这表明在研究当地相当低水平的PBDEs没有可能对生殖和孵化带来不利而影响研究当地白鹭数量.然而, PBDEs和其他环境污染物(如PCBs)之间潜在的协同或相加作用可能发生并对神经发育和发展产生影响,当暴露在小鼠中的新生儿大脑发育的关键时期时.LOEL和PNEC值从报道的美国红隼推算出,因为没有可供使用的白鹭数据.由于这是一个不同的种类,可能显示对PBDEs不同的敏感性, 比较我们研究的数据，应谨慎使用.
致谢
