红树林中多环芳烃（PAEs）的行为：在沉积物-水界面的迁移及其在水生食物网中的生物累积（中国海南省东寨港）

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Behavior of PAEs in coastal mangroves: Transfer in sediment-water interface and bioaccumulation in aquatic food web (Dongzhai Harbor, Hainan Island, China)

PAEs在红树林沉积物-水界面扩散及食物链生物积累机制研究，结合MixSimmr和fugacity模型分析Dongzhai Harbor PAEs迁移规律，发现短链低分子量PAEs（DMP、DEP、DBP）易通过鳃呼吸进入生物体，长链高分子量PAEs（DEHP、DnOP）则主要经摄食积累，其转移速率与KOW值呈负相关，沉积物有机质显著影响PAEs吸附和生物放大效应。

　　本研究聚焦于海南岛东寨港红树林生态系统中邻苯二甲酸酯（PAEs）的迁移和生物累积过程，通过整合MixSimmr模型构建的生物量混合矩阵与伏特希模型，深入探讨了PAEs在红树林生态系统中的扩散路径及其在食物链中的生物放大效应。PAEs作为一类广泛存在于环境中的新兴污染物，其对生态系统的潜在影响不容忽视。研究发现，PAEs的扩散趋势与它们的碳链长度和分子量密切相关，分子量较大的PAEs更容易向沉积物转移并发生生物累积，而分子量较小的PAEs则更倾向于在水体中扩散。这种差异性主要源于不同PAEs的物理化学特性，如水溶性、亲脂性等，以及其在环境中的迁移行为。

在东寨港红树林区域，PAEs主要通过地表径流和沉积物输送进入生态系统。这些化合物在水体和沉积物中均能被检测到，表明它们在不同介质间的迁移是动态的。研究进一步揭示了PAEs在沉积物-水界面的迁移机制，指出该界面的扩散行为受多种因素影响，包括物理化学性质、水动力条件以及污染源的分布。通过计算不同PAEs的伏特希分数（ff），研究发现，当ff大于0.5时，PAEs更倾向于从沉积物向水体扩散；当ff小于0.5时，则从水体向沉积物转移。这种趋势表明，PAEs在红树林生态系统的分布具有明显的空间差异，但整体上较为稳定。

对于不同分子量的PAEs，其在生态系统中的迁移路径和累积机制也存在显著差异。例如，短链、低分子量的邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）由于其较高的水溶性和快速的水解能力，更容易通过鳃呼吸进入生物体内，而长链、高分子量的邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）和邻苯二甲酸二正辛酯（DnOP）则更倾向于通过食物摄入累积。这说明了生物体的摄取途径与其所处的生态位密切相关，例如底栖和底栖性鱼类更容易通过捕食过程实现生物放大。

此外，研究还探讨了不同PAEs在生物体内的代谢和消除过程。结果显示，PAEs的代谢半衰期与其亲脂性密切相关，亲脂性越强，代谢半衰期越长。例如，DMP由于其较高的水溶性和较低的亲脂性，主要通过鳃呼吸进行排泄；而DEP、DBP、邻苯二甲酸丁酯（BBP）和DEHP则主要通过排泄途径被清除。相比之下，DnOP和BBP由于其较强的亲脂性，容易与溶解性有机物（DOM）结合，从而降低其生物可利用性，导致在生物体内难以被有效代谢和清除。这可能解释了为何在部分生物样本中未能检测到这些化合物。

研究还发现，不同物种的摄食习性和代谢能力对PAEs的生物累积具有重要影响。例如，食性不同的鱼类在红树林生态系统中表现出不同的PAEs积累和降解模式。捕食性或杂食性鱼类更倾向于通过食物摄入累积PAEs，而滤食性或杂食性鱼类则主要依赖鳃呼吸摄取这些污染物。这种差异性反映了红树林生态系统中复杂的生物-环境相互作用，以及不同生物体对污染物的响应机制。此外，研究还指出，某些高亲脂性的PAEs（如DnOP）在沉积物中具有较高的吸附能力，因此更可能通过底栖生物的捕食行为发生生物放大，从而对食物链上层生物（如食鱼鸟类）构成潜在威胁。

通过构建基于伏特希的红树林食物网模型，研究进一步预测了PAEs在不同生物体内的累积浓度。结果显示，模型预测的PAEs浓度普遍高于实际检测值，这一现象可能源于模型中对生态系统的简化假设以及对生物代谢过程的有限描述。例如，模型基于稳态假设，未能充分考虑实际生态系统中污染物浓度的动态变化，如摄食率波动、季节性迁移和突发污染事件等。此外，模型参数主要依赖于高污染区域的数据，而低污染区域的实际浓度可能未被充分反映，导致预测结果偏高。因此，未来的研究需要进一步优化模型，引入动态食物网模块，以及更精确的生物代谢参数数据库，以提高模型的准确性和适用性。

研究还发现，PAEs在不同生物体内的生物累积过程与它们的代谢路径密切相关。DMP、DEP和DBP由于其较高的水溶性和较快的代谢速率，主要通过鳃呼吸进入生物体，并在短时间内被排泄。而DEHP和DnOP由于其较低的水溶性和较长的代谢半衰期，更倾向于通过食物摄入累积，并在生物体内停留时间较长。这种差异性不仅影响了不同生物体对PAEs的积累程度，也进一步影响了整个食物网中污染物的传递路径和生物放大效应。

综上所述，本研究通过结合MixSimmr模型和伏特希模型，揭示了PAEs在红树林生态系统中的迁移机制及其在食物链中的生物累积过程。研究结果表明，PAEs的扩散趋势、迁移路径和生物累积行为与其物理化学性质密切相关，同时也受到生物体摄食习性和代谢能力的影响。未来的研究应进一步关注这些污染物在红树林生态系统中的长期影响，以及如何通过生态修复和污染防控措施降低其对生态系统和人类健康的潜在威胁。此外，随着对PAEs环境行为研究的深入，建立更精确的模型和数据库将成为评估和管理这些污染物的重要手段。