《Environmental Pollution》：Pathway-Dependent Congener-Specific Bioaccumulation of Benzotriazole UV Stabilizers in a Simulated Aquatic Food Chain: Insights from an Arterial-Venous PBTK Model
编辑推荐：
•所有测试的BZT-UV在仅通过水传播的暴露下都表现出营养级稀释现象。•饮食摄入被认为是BZT-UV营养级传输的主要驱动因素。•组织特异性积累受暴露途径和化合物性质的影响。•UV-328表现出较高的饮食吸收效率。•PBTK模型能够准确模拟不同暴露途径下的BZT-UV生物积累情况。
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所有测试的BZT-UV在仅通过水传播的暴露下都表现出营养级稀释现象。
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饮食摄入被认为是BZT-UV营养级传输的主要驱动因素。
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组织特异性积累受暴露途径和化合物性质的影响。
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UV-328表现出较高的饮食吸收效率。
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PBTK模型能够准确模拟不同暴露途径下的BZT-UV生物积累情况。
引言
实地研究表明，不同BZT-UV同系物的营养级传输模式存在明显差异。在珠江口和韩国沿海食物网中观察到了UV-327的生物放大效应（Peng等人，2017年；Wang等人，2022年），而北京的一个贫营养饮用水水库中却观察到UV-327的营养级稀释和UV-328的生物放大效应（Wu等人，2025年）。这种差异仅用疏水性难以解释。一个合理的机制解释是，在不同的食物网和环境背景下，暴露途径的相对重要性会发生变化：水传播的吸收是持续性的，主要通过鳃表面进行，而饮食摄入则是间歇性的，受摄入速率、肠道吸收、组织分配和首过代谢的影响（Nichols等人，2004年）。因此，特定途径的毒代动力学可能改变同系物的积累顺序，并决定BZT-UVs在营养级之间的稀释或放大情况。
基于生理学的毒代动力学（PBTK）建模提供了一种机制方法，将暴露途径、生理过程和组织特异性生物积累联系起来（Nichols等人，1990年；Tee等人，2025年；Wu等人，2024年；Zhang等人，2019年）。以往对鱼类中BZT-UVs的PBTK建模主要集中在水传播暴露上（Zhang等人，2021年），而结合水传播和饮食暴露的PBTK模型主要是为其他疏水性污染物（如多环芳烃）开发的（Wang等人，2020年）。然而，在饮食传输过程中区分BZT-UV同系物的动力学决定因素仍不够明确。此外，许多现有模型使用单一的混合血液腔来简化系统循环，这可能掩盖了肠道、肝脏、鳃和其他灌注较差组织之间的灌注差异（Damre & Banerjee，2025年）。因此，纳入动脉和静脉循环可以为评估基于途径的组织分布和消除提供更符合生理学的依据。
在这项研究中，我们采用了一个模拟的三营养级水生食物链模型，以区分水传播和饮食暴露对六种BZT-UV同系物生物积累的贡献。我们的目标是：（1）量化藻类、浮游动物和鱼类中水传播和饮食摄入途径的相对贡献；（2）确定暴露途径如何改变同系物的积累顺序，重点关注UV-327和UV-328的不同行为；（3）开发一个动脉-静脉PBTK模型，以确定控制BZT-UV同系物不同积累特征的动力学决定因素。我们的发现为协调不同的实地观察结果提供了机制基础，并强调了在生态风险评估中纳入饮食暴露和代谢能力的必要性。
章节片段
化学品和试剂
我们从东京化学工业（日本东京）购买了六种BZT-UV的标准品，包括UV-327、UV-328、2-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4,6-bis(1-methyl-1-phenylethyl) phenol（UV-234）、2-tert-butyl-6-(5-chlorobenzotriazol-2-yl)-4-methylphenol（UV-326）、2-(benzotriazol-2-yl)-4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)-phenol（UV-329）和2-(2-hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole（UV-P）。相应的内部标准品包括2-(benzotriazol-2-yl)-4-methyl-6-prop-2-enylphenol（Allyl-BZT）、UV-328-d
仅通过水传播的暴露下的生物浓度
在本研究中，D. magna在对照组和暴露组中的死亡率均低于1%，任何测试组中均未出现D. rerio的死亡。对照组中的生物体内未检测到BZT-UVs，这证实观察到的生物积累完全是由设计的暴露途径引起的。
如图3所示，随着营养级的提高，BZT-UV的生物积累显著减少（p < 0.01）。暴露下的BZT-UV生物积累因子（BCFs）
水传播稀释与饮食放大的对比
当前的食物链实验表明，BZT-UV的生物积累不能仅用疏水性或单一暴露途径来解释。在仅通过水传播的暴露下，D. rerio积累的BZT-UV水平显著低于S. obliquus和D. magna（p < 0.01），表明来自较低营养级的生物积累较少。这种模式可能反映了浮游生物通过吸附、过滤和直接与水接触有效地拦截了污染物
结论
本研究表明，水生食物链中BZT-UV的生物积累受暴露途径和同系物特异性毒代动力学的影响。仅通过水传播的暴露导致从藻类和Daphnia magna到Danio rerio的生物积累较少，而饮食摄入对生物积累的贡献与水传播相当，并改变了组织分布和同系物的排序。一个基于动脉-静脉生理学的毒代动力学模型成功再现了这些动态，明确了鳃部的吸收过程
CRediT作者贡献声明
Wenyan Li：撰写 – 审稿与编辑、可视化、实验设计。Dingyue Zhang：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证。Xiujun Tian：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督。Zhaoxin Li：撰写 – 审稿与编辑、实验设计、数据分析、数据管理。Li Xin：撰写 – 审稿与编辑、可视化、监督、数据管理。Haoyuan Wu：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资金争取、数据分析、概念构思。Lei
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报告的工作。
致谢
国家重点科技项目[2026ZD1212500]和北京交通大学的基础研究基金[2024JBZY015, 2024YJS085]的支持。
Haoyuan Wu|Lei Li|Zhaoxin Li|Li Xin|Dingyue Zhang|Xiujun Tian|Wenyan Li|Zhiyi Xu|Jiuyi Li
