《Environmental Pollution》：Biomagnification of persistent organic pollutants from diets and microplastics to a seabird species (
Sula sula)
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研究量化了西沙群岛海滩沙中微塑料（576颗粒/千克，以PP为主，富集BDE 209和DBDPE）及持久性有机污染物（POPs）浓度，调查红脚鸥及其猎物（日本鲭、鱿鱼）的POPs生物放大效应，发现BDE 209和DBDPE生物放大因子超预期，存在非营养级暴露途径，并通过鸥粪年沉积约2.6克POPs。
卢瑞峰|郑晓波|李磊|姜毅业|郭健|刘音艾|梅碧仙
中国石油工程（集团）有限公司环境工程部，洛阳技术研发中心，河南省洛阳市471003
摘要
本研究量化了西沙群岛海滩沙子中的塑料含量，并测量了相关的持久性有机污染物（POPs）浓度。沙子中含有中等量的微塑料（576颗粒/千克），主要为聚丙烯（PP）碎片，其中富含十溴二苯醚（BDE 209）和十溴二苯乙烷（DBDPE）。同时收集了红脚鲣鸟（Sula sula）及其两种猎物——日本鲭鱼（Decapterus maruadsi）和鱿鱼（Ommastrephidae），以量化POPs的生物放大效应。多氯联苯（PCBs）和二氯二苯三氯乙烷（DDTs）是当地食物网中的主要POPs。BDE 209和DBDPE表现出意外的生物放大潜力，营养级转移分析进一步表明这些化合物存在非营养级暴露途径。据估计，每年约有2.6克的POPs通过鸟粪沉积到海洋中。
引言
从20世纪50年代到2018年，全球塑料产量增加了近一百倍，达到每年约3.59亿吨，并且仍在持续增长（Plastic Europe, 2019）。作为人为污染的主要汇，海洋环境接收了约480万至1270万吨的塑料废物（Jambeck等人，2015年）。一旦塑料碎片进入海洋，它们会逐渐风化和破碎，最终形成微塑料（MPs，直径<5毫米）和纳米塑料（NPs，直径<1微米），从而可能增加海洋生物的暴露风险（国际标准化组织，2020年；Plastics Europe，2020年；Tanaka等人，2015年）。在大多数营养级中都发现了塑料的存在（Desforges等人，2015年；Tanaka等人，2020年）。
作为顶级捕食者，海鸟由于不加选择地表面觅食行为和较长的寿命，特别容易摄入塑料（Burger和Gochfeld，2004年）。根据《奥斯陆-巴黎公约》（OSPAR委员会，2008年）制定的生态质量目标（EcoQO），监测到的海鸟中不应有超过10%的胃中含有超过0.1克的塑料。然而，全球评估表明，大约一半的世界海鸟物种的胃中都含有塑料（Wilcox等人，2015年），并且有超过100种海鸟以超过EcoQO阈值的频率摄入塑料（Laist，1997年）。例如，在巴西，38%的鸟类消化道中发现了塑料碎片（Colabuono等人，2009年）；在加拿大，从44只环嘴鸥（Larus delawarensis）体内共回收了164块塑料（Thaysen等人，2020年）。过量摄入塑料可能导致海鸟内部受伤和胃肠道堵塞（Gregory，2009年）。
另一个主要问题是塑料制造过程中添加的添加剂，如多溴联苯醚（PBDE）和十溴二苯乙烷（DBDPE）（Tanaka等人，2015年；Herzke等人，2016年；Thaysen等人，2020年；Tanaka等人，2019年）。这些持久性有机污染物（POPs）是一类有毒的人造化学物质，具有抗降解性，并通过食物链生物放大（Sun等人，2017年；Wu等人，2022年），对野生动物的内分泌系统、繁殖能力和免疫系统构成威胁（El-Shahawi等人，2010年）。实验室和现场研究表明，摄入塑料中的化学添加剂可以在鸟类消化道中渗出，并在鸟类组织中积累（Devi，2020年；El-Shahawi等人，2010年；Guo等人，2019年；Zhu等人，2019年）。例如，从浸泡在海鸟胃油中的塑料中观察到了三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）和三（氯异丙基）磷酸酯（TCPP）的强烈渗出（Kühn等人，2020年）。在日本短尾鹱和挪威的暴风鹱中也观察到了塑料向组织的转移（Herzke等人，2016年；Tanaka等人，2019年；2020年）。然而，关于塑料介导的POPs在海鸟体内的转移和转化机制仍存在关键知识空白。
鸟类可以通过多种途径降低体内的POPs负担，其中排泄通常被认为是主要途径（Falkowska和Reindl，2015年）。在群居系统中，鸟粪会浓缩这些化合物，并将其作为外来营养物质和POPs输送到繁殖群体周围的栖息地（Blais等人，2007年；Evenset等人，2007年）。鸟粪中的营养物质可以刺激初级生产，从而增加污染物的沉积，同时作为直接暴露源和环境监测的实际基质（Joshi等人，2013年）。例如，在加拿大北极地区的Vera角（Cape Vera）的一个北方暴风鹱（Fulmarus glacialis）繁殖地，鸟粪中的营养物质提高了池塘的初级生产力，并与较高的PCBs通量到池塘沉积物相关（Michelutti等人，2009年）。然而，鸟类介导的POPs转移的机制和程度仍不明确，定量估计数据也很少。
红脚鲣鸟（Sula sula）是一种顶级捕食鸟类。大约有25,000对红脚鲣鸟栖息在西沙群岛的东岛（Xie等人，2005年），它们每天有长达13的时间在海洋表面捕食远洋鱼类和头足类动物（Cao等人，2005年；Guo等人，2010年）。这些行为增加了它们遇到和摄入漂浮塑料碎片的可能性（Poon等人，2017年）。我们之前的研究在红脚鲣鸟的组织中发现了以二氯二苯三氯乙烷（DDTs）、十溴二苯醚（BDE 209）和DBDPE为主的污染物（Zhu等人，2020年），并报告了体内的聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）颗粒。因此，我们假设当地的微塑料污染与鸟类体内的POPs生物积累有关，可能促进了POPs的传输。本研究旨在：1）确定当地海滩沙子中的塑料碎片含量并量化塑料中的POPs；2）探讨POPs的生物放大效应及其潜在影响因素；3）评估鸟类介导的POPs生物传输。
样本采集
样本采集
我们在2019年从永兴岛（西沙群岛中的一个主要有人居住的岛屿，图1）的三个海滩收集了塑料碎片（Cao等人，2020年）。使用不锈钢铲子采集表层沙子（0-2厘米），用铝箔包裹后密封在干净的袋子中。获得了三个复合沙样，并在-20°C下保存待处理。我们的采样地点位于潮间带，未受商业开发和居住区的影响。
沙子中塑料碎片的存在
1号海滩的微塑料含量为576颗粒/千克（干沙），而2号和3号海滩未检测到任何塑料碎片。塑料碎片的颜色和类型如图2所示。本研究中的塑料含量比?skenderun湾（东地中海；4.42-17.41颗粒/千克；Gündo?du等人，2022年）和安达曼群岛海滩（45颗粒/千克；Goswami等人，2020年）的报告高出1-2个数量级。
结论
西沙群岛海滩上的塑料主要由富含溴化物的PP颗粒组成。在红脚鲣鸟的食物网中，PCBs和DDTs占POPs总量的主导地位。尽管它们的食物摄入量较低，但DBDPE和BDE 209的生物放大系数（BMFs）远高于预测值。当地微塑料与鸟类肌肉之间的余弦相似度（cosθ=0.97）表明存在与沉积塑料相关的非营养级暴露途径。
作者贡献声明
郑晓波：监督、资金获取、概念构思。刘音艾：可视化、资金获取。郭健：资金获取、正式分析、数据管理。姜毅业：软件、概念构思。李磊：调查、正式分析、概念构思。梅碧仙：监督。卢瑞峰：写作——审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件、方法学、正式分析、数据管理
未引用参考文献
Cao, 2005; 斯德哥尔摩公约秘书处，无日期；Hans, 2009; 国际标准化组织，2020; Kan和Tuinstra, 1976; PlasticsEurope, 2014; 美国环境保护署，1993.
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金的青年科学家基金（编号42207251）、广东省自然科学基金的青年科学家基金（编号2025M780407）、茂名市科技计划项目（2024041）以及广东工业大学的博士生启动研究项目（编号2023bsqd2015）的支持。
