土壤中14C-十溴二苯乙烷的环境过程及生物转化研究

批准号：

22076162

项目类别：

面上项目

资助金额：

63.0 万元

负责人：

王伟

依托单位：

浙江大学

学科分类：

大气污染与控制化学

结题年份：

2024

批准年份：

2020

项目状态：

已结题

项目参与者：

王伟

关键词：

环境过程 14C示踪生物转化十溴二苯乙烷新型溴系阻燃剂

项目摘要

结项摘要

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中文摘要

新型溴系阻燃剂十溴二苯乙烷（DBDPE）是十溴联苯醚的主要替代品，使用量和产量逐年上升，其环境问题不容忽视。本项目拟对DBDPE的苯环和烷基分别进行14C标记，将放射性示踪与前沿仪器分析技术有机结合，从14C质量平衡角度综合考量土壤中DBDPE在不同赋存相之间动态转化规律，探明土壤性质、培养条件、微生物等对上述过程的影响机制；建立DBDPE在土壤-作物微生态系统的示踪分室模型，阐明其在不同介质间动态迁移规律，原位表征其在作物中的吸收分布与定向积累特征；明确土壤中14C-DBDPE随饲料摄入后在鸡体内的吸收、分布、排泄、转化规律。同时，利用放射性和质谱同位素碎片特征等，识别并鉴定DBDPE在土壤、作物和鸡中主要的降解/代谢产物，推断可能的降解/代谢途径。旨在更系统、深入地认识十溴二苯乙烷的环境过程及生物转化规律，为更客观评价DBDPE的环境和健康风险提供科学依据。

英文摘要

Decabromodiphenyl ethane (DBDPE) is a novel brominated flame retardant used as a main substitute for the legacy commercial decabromodiphenyl ether. The use and production of DBDPE are increasing and its environmental problems should not be ignored. This project proposed to label DBDPE with 14C on its benzene ring and alkyl groups. By the combination of 14C tracing with advanced instrumental analysis technologies, the dynamic transformations of 14C-DBDPE in soils between different residue forms (bound residue, extractable residue and mineralization) and the transportation between different phases in soil-plant system (soil, air and plant) are to be elucidated basing on the mass balance of 14C. The influence mechanism of soil properties, incubation conditions and microorganisms on the fate of DBDPE in soils are to be explored. The absorption, distribution, excretion and transformation of soil-borne 14C-DBDPE in chickens after taking with chicken feed would also be studied. The structures of the degradation products (or the metabolites) and pathways (or metabolism) would be elucidated based on the appearance pattern of radioactive peaks and characteristics of isotopic fragments on mass spectrometry. The obtained results are going to be helpful for a better understanding about the environmental process and biotransformation of DBDPE in soil, which will help us to make a more accurate assessment of environmental and health risks of DBDPE.

十溴二苯乙烷（DBDPE）是十溴联苯醚的主要替代品，使用量和产量逐年上升，其环境和生态安全性问题是近年来国内外科学研究前沿热点。项目在建立高比活度14C-DBDPE合成方法的基础上，充分发挥放射性示踪的优势，并有机结合前沿化学仪器分析技术，系统研究了DBPDE在土壤中的赋存形态和降解转化及影响机制，在蔬菜中的吸收分布、定向积累、代谢转化，及其随饲料摄入后在鸡体内的吸收、分布、排泄、代谢转化于子代传递规律等。结果表明：1）DBDPE在土壤中持久且难降解，在300天培养周期内，其在黑暗好氧、光照好氧、黑暗淹水三种处理条件下均未发生耗散（挥发、降解等），且主要赋存形态为可提态残留。2）土壤经根部和叶面经粉尘两种暴露情境下，DBDPE主要富集于暴露根部和暴露叶片，向其他组织的转移因子分别为<0.77和<12.80×10-3。叶片中DBDPE较根部更难转运，>90%的DBDPE储存于表皮蜡质而未进入叶片内部，经由蜡质层渗透进入叶片内部后，大部分被固定于暴露组织的细胞壁（52.6-75.6%）和细胞器（22.7-45.5%）中，限制了其在植物内部的转移。在暴露根部检测到脱溴产物，但在其余组织中未发现。此外，DBDPE在土壤和粉尘中稳定存在，未发生降解。3）连续7天喂食暴露后，DBDPE在蛋鸡中主要通过粪便排泄（55.63-63.78%），体内大多存在于嗉囊和大肠内容物（分别为0.77%和0.41%），呼吸系统、消化系统和生殖系统的残留浓度较高。停止暴露3天后，可经血液循环系统在脂肪、肌肉和脾等组织器官中富集，特别是胸肌的含量增加显著。试验期间，血液中的放射性水平由0.02%降至0.01%，血清与血凝块的差异不显著；DBDPE在蛋鸡中存在显著的子代传递现象。项目为更系统、深入地揭示了十溴二苯乙烷的环境过程及生物转化规律，为更客观地评价DBDPE的环境和健康风险提供了重要的科学依据。