Leaching of flame-retardants from polystyrene debris: bioaccumulation and potential effects on coral  

聚苯乙烯碎片中阻燃劑的浸出：在珊瑚中的生物積累及潛在影響  

來源：Marine Pollution Bulletin, Volume 151, February 2020, Article 110862  

《海洋污染通報》第151卷，2020年2月，文章編號110862  

 

摘要內容：  

研究調查了法國里維拉海岸的聚苯乙烯（PS）泡沫碎片，發現其含有高濃度六溴環十二烷（HBCDD，最高達1,940 μg/g）。實驗證實PS碎片可在長達32天內持續浸出HBCDD（主要成分為α-異構體，浸出速率>150 ng/g/天），且這些添加劑能被珊瑚快速吸收并長期滯留。短期暴露（5天）后，盡管珊瑚組織內HBCDD顯著積累，但對光合作用、蟲黃藻密度和葉綠素含量無顯著影響。然而，暴露于PS浸出液導致珊瑚蟲持續收縮，而單獨暴露于HBCDD未引發該反應，表明浸出液中其他成分對珊瑚產生脅迫。  

 

研究目的：  

1 量化海岸塑料碎片中HBCDD含量及異構體組成  

2 探究PS碎片中HBCDD的浸出動力學  

3 評估HBCDD在石珊瑚（Stylophora pistillata）中的生物積累能力  

4 分析HBCDD及PS浸出液對珊瑚的生理影響  

 

研究思路：  

1 樣品采集：法國里維拉海岸3個站點采集17份泡沫狀塑料碎片（圖1a）  

 

2 材質鑒定：FTIR光譜分析塑料類型  

3 添加劑檢測：UPLC-ESI-MS/MS測定HBCDD異構體及酚類化合物（圖2）  

 

4 浸出實驗：模擬PS碎片在海水中的HBCDD釋放動力學（持續32天）  

5 珊瑚暴露：分4組處理（PS浸出液組、純HBCDD組、甲醇對照組、空白海水組）  

6 生物積累檢測：測定珊瑚組織HBCDD含量及異構體分布（圖3）  

 

7 生理響應：測量光合/呼吸速率（Unisense電極）、蟲黃藻密度、葉綠素含量（圖4）  

 

測量數據及來源：  

1 塑料碎片化學成分（圖2a）：  

   ? 8/16份PS含HBCDD（100-1,940 μg/g），α/β/γ異構體比例各異  

 

   ? 3份PS檢出酚類化合物（BPA高達4,565 μg/g）  

 

2 HBCDD浸出動力學（正文3.2節）：  

   ? 初始2小時浸出濃度峰值（∑HBCDD 132 ng/L），后穩定在20-61 ng/L  

 

   ? α-異構體占浸出總量78±3%（與溶解度特性一致）  

 

3 珊瑚生物積累（圖3）：  

   ? 5天暴露后組織濃度：浸出液組30±12 ng/g，純HBCDD組53±28 ng/g  

 

   ? α-異構體占比達98%（揭示異構體特異性生物富集）  

 

4 生理響應（圖4）：  

   ? 光合作用（Pg）、呼吸（R）、蟲黃藻密度、葉綠素無顯著變化  

 

   ? PS浸出液組100%出現珊瑚蟲收縮（純HBCDD組無此現象）  

 

數據研究意義：  

1 HBCDD含量與浸出數據（圖2）：證實海岸塑料碎片是持久性污染物儲存庫，長期浸出威脅海洋生態系統  

2 異構體分布（圖2a/3）：α-異構體在浸出與生物積累中占主導，為污染物遷移轉化研究提供關鍵參數  

3 珊瑚積累/滯留差異（圖3）：揭示PS浸出液中未知成分延緩HBCDD排出（滯留因子4倍于純HBCDD）  

4 生理響應（圖4）：珊瑚蟲收縮作為敏感脅迫指標，暗示浸出液中除HBCDD外存在其他有害成分  

 

結論：  

1 污染負荷：地中海海岸PS碎片含高濃度HBCDD（最高占塑料重量0.2%）  

2 持續釋放：PS碎片可長期浸出HBCDD（>150 ng/g/天），α-異構體為主要浸出成分  

3 生物積累：珊瑚快速富集HBCDD且滯留時間長（α-異構體占比升至99.5%）  

4 生理影響：短期暴露未損害光合系統，但PS浸出液引發珊瑚蟲收縮（暗示其他毒性成分存在）  

5 生態風險：塑料污染物通過浸出-生物積累路徑威脅珊瑚礁健康  

 

丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：  

研究中采用Unisense光纖氧電極（Presense Chanel光纖氧監測儀）測量珊瑚光合（Pn）與呼吸速率（R）（方法2.3.3），其核心價值在于：  

1 高精度代謝監測：以1分鐘間隔連續記錄60分鐘氧通量變化（黑暗測R，光照200 μmol光子/m2/s測Pn），靈敏度達微摩爾級，精準量化污染物暴露下珊瑚能量代謝狀態  

2 排除假陰性結果：測得光合/呼吸參數無顯著差異（圖4），結合珊瑚蟲收縮現象，證實傳統代謝指標可能低估亞致死脅迫  

3 驗證暴露條件可靠性：通過實時氧濃度監測，確保實驗期間光照/黑暗轉換條件嚴格受控，排除缺氧等混雜因素對毒性效應的干擾  

4 技術比較優勢：相比破壞性生化分析，該非侵入式技術實現同個體多時間點監測，為長期毒性研究提供方法論基礎