普美曲林是一种广泛用于防治陆生食品和饲料作物中一年生阔叶杂草和禾本科杂草的除草剂(USEPA, 1996; Fu et al., 2015)。它也用于控制水产养殖中的藻类生长(Zhao and Zhu, 2016)。陆地径流和养殖排水可将除草剂残留物带入沿岸水体(Drizo and Shaikh, 2023)。已有报道的海洋或沿岸浓度包括:北黄海和渤海64个站位中最高达0.63 μg/L(Yang et al., 2019),以及中国海南近岸珊瑚礁样带上最高达0.44 μg/L,其中相邻的八门湾达0.21 μg/L(Dsikowitzky et al., 2020)。在法国西部维莱纳湾的河口连续体中,普美曲林在不同地点的10%至44%样品中被检出,但从未超过0.02 μg/L的定量限(Caquet et al., 2013)。淡水中的浓度更高:希腊东北部沿岸农业排水沟渠的中位数为0.078 μg/L,极端值为4.4 μg/L(Vryzas et al., 2011)。本文对淡水观测值单独讨论,而非描述为海水暴露。
普美曲林是一种中等亲脂性、溶解度较低的化合物(20°C时水溶性33 mg/L,log Kow为3.46;表S1)。由于其化学稳定性高、亲脂性强且具有生物累积潜力,普美曲林在土壤和水中持久存在并具有迁移性,其好氧半衰期超过270天,且对水解、光解和厌氧降解具有抗性(USEPA, 1996; ?iki?, 2014; Xu et al., 2014)。因此,其环境残留物可能对底栖生物构成相当大的风险。
近期研究已考察了普美曲林对水生生物的急性和慢性毒性(表S2)。普美曲林对光合生物毒性很高:藻类和水生植物的EC50值已报道低于1 mg/L(USEPA, 1996)。对于鱼类、虾类和贝类等非靶标动物,报道的96小时LC50值范围为0.012-43.9 mg/L,对应全球化学品统一分类和标签制度中的急性类别1至3(United Nations, 2023; USEPA, 2000; Xie et al., 2010; Fu et al., 2015; Zhao et al., 2015; Liu et al., 2022; Yang et al., 2022)。这些数据显示出显著的种间变异,且某些类群在1 mg/L以下即出现效应。
尽管普美曲林被广泛使用,但针对底栖生物的毒性数据仍然有限。底栖生物是环境变化的有用指示生物(Jayachandran et al., 2022),而持久性、与沉积物相关的普美曲林可能通过孔隙水、直接接触和摄食沉积物使其暴露于该污染物中。因此,我们选择了双壳类Ruditapes philippinarum、多毛类Perinereis aibuhitensis和甲壳类Callianassa japonica。一项96小时、无沉积物的水媒介半静态试验提供了急性终点值,用于与以水媒介为主的文献进行数量级比较,并用于探索性物种敏感性分布分析。另一项独立的28天加标沉积物微型生态系统试验则针对这些生物所栖息的介质。沉积物试验改编自OECD测试指南218和219(OECD, 2023a, 2023b)以及美国EPA针对沉积物相关污染物和海洋或河口暴露的方法(USEPA, 1994, 2002);这些方法是为其他类群开发的,本实验不声称符合指南规定的试验。主要改编内容和有效性信息汇总于表S3。
选择这三种物种是为了代表中国北部温带沿岸软底质底栖群落的主要功能类群,同时在摄食方式、沉积物接触程度和系统发育上有所差异。Manila clam是一种滤食性双壳类,浅层钻穴,可通过闭壳隔离其柔软组织,是该地区养殖最广泛的贝类之一。Nereid是一种食碎屑性多毛类,直接摄食沉积物并灌溉其洞穴,是中国潮间带已确认的扰动生物(Tian et al., 2019)。Ghost shrimp是一种深层钻穴的磷虾类甲壳动物,其广泛的洞穴系统使其持续接触孔隙水和沉积颗粒。这三种物种共同涵盖了滤食、食碎屑和穴居三种生态策略,以及三个门(软体动物门、环节动物门、节肢动物门),因此响应差异既可与系统发育相关,也可与沉积物暴露程度相关联。