南极野生动物体内有毒有机物质的检出作为南设得兰群岛地区（西南极）人类活动影响的指示指标

《Journal of Hazardous Materials》：Presence of Toxic Organic Substances in Antarctic wildlife as an indicator of human impact in the South Shetland Islands area (Western Antarctic)

南极王企鹅衍生物中酚类及持久性有机污染物研究显示BPA浓度最高，幼鸟羽毛污染显著，PAHs在粪便中持续存在，提示人类活动对南极生态仍存威胁。

　　在地球上最偏远的地区之一——南极洲，人类活动的影响依然存在。尽管南极洲的自然环境相对纯净，但来自工业化地区的污染物通过长距离的大气和海洋传输、迁徙物种以及局部的人类活动如旅游、渔业和科研站，逐渐渗透到这一生态系统中。因此，南极洲的空气、水、冰、沉积物和生物体中检测到了多种污染物，包括汞、铅、全氟和多氟烷基物质（PFAS）、药物、香料和氧苯酮（OBZ）等。然而，对于南方半球的环境趋势，尤其是与这些污染物相关的数据，仍较为有限。近年来，科学家们注意到极地生态系统中各种压力因素的增加，这些因素不仅源于气候变化，也与人类活动造成的污染密切相关。由于极地地区特有的低温和漫长的冬季黑暗，许多污染物的降解过程受到抑制，而冰川则进一步将这些潜在有毒的物质封存，可能在未来因全球变暖导致的海冰和冰川融化而重新释放到环境中。

内分泌干扰物（EDCs）是近年来受到广泛关注的一类新兴污染物，它们对生物体具有潜在的负面影响。EDCs包括酚类化合物，如双酚A（BPA）、4-叔丁基苯酚（4-t-OP）和4-壬基苯酚（4-NP），以及其他有机物质，如多氯联苯（PCBs）、六氯苯（HCB）和多环芳烃（PAHs）。这些化合物能够模拟天然激素，从而与激素受体结合，调节、诱导或阻断内分泌系统的反应。EDCs已被广泛认为能够干扰生物体的内分泌系统，即使在极低的环境浓度下，也可能影响关键的生物功能。其毒性作用包括发育异常、交配行为受损、生育问题和繁殖率下降。在后代中，这些污染物可能导致生长延迟、生存率降低以及长期的发育问题。大多数EDCs具有脂溶性，通常表现出较高的分配系数，这使得它们能够通过摄入和皮肤吸收等途径在生物体内积累。此外，许多这类化合物具有生物富集性，能够在食物链的上层生物体内达到更高的浓度。

尽管已有行动试图限制这些物质的使用，以减少其在环境中的出现，但它们的广泛存在仍然是一个严峻的问题。例如，截至2025年1月，欧盟已经禁止在食品接触材料中使用BPA。然而，OP和NP虽然受到欧盟REACH法规的限制，但仍然可以在获得授权的情况下使用。2004年签署的《斯德哥尔摩公约》是一个国际条约，旨在限制或消除有害化学物质的生产和使用。该公约主要针对特定的农药和工业物质，要求控制燃烧过程中的无意副产物，并确保这些物质的安全处理和处置。最初，该公约关注十二种持久性有机污染物（POPs），包括HCB和PCBs，但允许根据需要添加新的物质。虽然PAHs并未被直接列为公约所涵盖的物质，但它们受到其他框架的监管，如《阿姆斯特丹协议》和欧盟的POPs法规（2019/1021）。

尽管过去二十年来，人们对减少有机物质的生产和使用投入了大量努力，但这些物质仍然广泛存在于环境中。在过去的一个世纪里，有毒有机物质的出现与某些鸟类种群的显著减少，甚至某些物种的灭绝密切相关。例如，企鹅种群就受到这些污染物的影响。根据Quinete等人（2020）的研究，巴西东南沿海发现的企鹅死亡与它们迁徙过程中的多种压力因素有关，包括油污染和暴露于异生物质污染物。这一现象凸显了持续监测和管理有机污染物水平在鸟类种群中的重要性，以支持保护措施并减轻其对环境的长期影响。

Pygoscelis企鹅，包括阿德利企鹅（P. adeliae）、南极帽企鹅（P. antarcticus）和帝企鹅（P. papua），是评估南极洲海洋生态系统污染趋势的理想生物指标。这些企鹅广泛分布于南极半岛，并具有高度的栖息地忠诚度和可预测的繁殖周期，使得它们在繁殖季节易于取样。此外，非侵入性样本，如企鹅的羽毛、粪便和蛋壳，为研究环境污染物提供了宝贵的线索。由于海鸟主要通过食物摄入污染物，它们的组织能够反映海洋食物网中的污染状况。更重要的是，Pygoscelis企鹅的栖息地常常积累由生物沉积带来的污染物，因此监测这些物种中的新兴污染物对于理解人类活动对这一脆弱生态系统的总体影响至关重要。非侵入性采样方法的使用，使得对企鹅种群的定期监测成为可能，而不会对它们造成伤害或干扰。

南极洲的生物体，尤其是海鸟，对脂溶性污染物特别敏感。这是因为它们依赖于脂肪储存来维持能量，而这些污染物能够更容易地在脂肪组织中积累。然而，尽管南极洲海鸟在生态系统中具有重要的生态价值，关于Pygoscelis企鹅中内分泌干扰物的信息仍然有限。本研究首次报告了这些企鹅的羽毛、粪便和蛋壳中BPA、4-NP和4-t-OP的积累情况，特别是首次对企鹅幼崽样本进行分析。由于这些酚类化合物的广泛使用和环境持久性，未来它们在海洋生态系统中的浓度可能进一步上升，因此需要进行类似的研究以了解其对环境的影响。

本研究设定了两个主要目标。首先，通过分析Pygoscelis企鹅的羽毛、粪便和蛋壳，调查BPA、4-NP和4-t-OP在南极洲野生动物中的存在情况，作为环境污染的指示物。其次，研究PAHs、PCBs和HCB在这些样本中的分布，以评估限制这些物质使用的法规是否有助于改善南极洲的环境状况。通过这些研究，科学家们能够更全面地了解这些污染物在南极洲的生态影响，并为制定有效的保护措施提供科学依据。

研究区域位于南极洲周围的南大洋，该地区具有极端的季节性特征，包括低水温、海冰的形成以及生产力的波动。这些条件受到南极绕极流（ACC）和南极极锋（APF）的显著影响，这些海洋现象塑造了南大洋的环境，并影响了生物的分布和生态系统的连通性。由于这些独特的环境特征，南大洋的生物体可能对污染物的积累表现出不同的反应。因此，本研究选择在南大洋的特定区域进行，以评估这些污染物在该地区的传播和积累情况。

在Pygoscelis企鹅中检测到的酚类化合物，如BPA、4-NP和4-t-OP，表明人类活动对南极洲环境的持续影响。这些化合物广泛用于塑料和表面活性剂，存在于食品包装、牙科填充物、医疗设备、洗涤剂、化妆品、油漆和润滑剂等产品中。因此，它们在环境中的存在是不可避免的。然而，本研究提供了迄今为止关于这些化合物在Pygoscelis企鹅羽毛、粪便和蛋壳中的浓度数据，尤其是首次对企鹅幼崽样本进行分析。这一发现对于理解这些污染物在南极洲的生态影响具有重要意义。

研究结果显示，BPA在82%的样本中被检测到，且浓度最高，其次是4-NP（76%）和4-t-OP（41%）。最高浓度出现在幼崽的羽毛中，这表明幼崽对环境污染物的暴露更为敏感。此外，这些污染物在粪便中的积累也较为显著，这可能与企鹅的饮食习惯和污染物的生物富集特性有关。相比之下，PCBs和HCB在样本中几乎没有被检测到，这可能反映了近年来实施的监管措施的有效性。然而，PAHs在粪便中的持续存在则表明，尽管有监管，这些污染物仍然在局部环境中存在，可能是由于人类活动或自然过程带来的污染。

这些发现对南极洲的生态健康具有重要的启示。首先，它们表明人类活动对南极洲环境的影响并未完全消除，而是以不同的形式和途径持续存在。其次，酚类化合物的积累可能对企鹅的繁殖和发育产生潜在的负面影响，特别是对幼崽而言，其较高的暴露浓度可能威胁种群的稳定性和生物多样性。因此，持续监测这些污染物在企鹅种群中的分布和浓度变化，对于制定有效的保护策略至关重要。

此外，研究还强调了非侵入性采样方法在环境监测中的重要性。通过分析企鹅的羽毛、粪便和蛋壳，研究人员能够在不干扰企鹅正常生活的情况下，获取关于污染物暴露的重要信息。这种方法不仅减少了对野生动物的干扰，还使得长期和定期的监测成为可能，从而有助于更全面地了解污染物的动态变化和生态影响。

在环境影响方面，这些内分泌干扰物的检测表明，南极洲的生态系统仍然面临污染的挑战。这些污染物可能通过多种途径进入环境，包括大气传输、海洋运输和局部的人类活动。它们在企鹅的羽毛、粪便和蛋壳中的积累，不仅反映了其在环境中的存在，还可能通过这些生物体进一步传播到土壤、水体和食物链中。这种污染的持续存在对南极洲的生态平衡构成了潜在威胁，特别是在气候变化加剧的背景下，污染物的释放可能更加频繁和广泛。

本研究的成果对于全球范围内的环境保护具有重要的意义。南极洲作为地球上最偏远的地区之一，其环境状况常常被视为全球生态健康的指标。然而，近年来的研究表明，即使在远离人类活动的地区，污染物的积累也可能对生态系统产生深远的影响。因此，持续监测和研究这些污染物在南极洲的分布和影响，不仅有助于保护这一独特的生态系统，还能够为全球范围内的污染控制提供参考。

最后，本研究的资助来源包括波兰格但斯克大学海洋地理学院化学海洋学与海洋地质学系以及海洋生物学与生物技术系提供的补贴，以及格但斯克大学的小型研究资助计划（Ugrants）的资助。这些支持为研究的顺利进行提供了必要的资源和条件。同时，研究团队还得到了来自波兰科学院海洋研究所毒理学实验室的设施访问支持，以及在样本分析过程中提供技术与科学支持的同事。这些合作和资源的提供，对于本研究的完成起到了关键作用。