《Science of The Total Environment》:Deer as sentinels of emerging environmental pollution: Assessing contamination patterns and seasonal variations
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本研究针对国家公园这一特殊保护区仍面临化学污染物威胁的问题,通过分析德国8个国家公园442份马鹿和黇鹿肝脏样本中118种污染物,首次系统评估了鹿类体内61种新兴和持久性有机污染物的分布特征。研究发现所有样本均存在多种污染物共存现象(14-33种/样本),PAHs和个人护理品成分(PCPs)呈现跨公园一致性污染,而塑料剂和POPs则呈现区域差异。研究揭示了保护区生态系统面临的复合污染压力,为污染物迁移规律和生态风险预警提供了重要科学依据。
在人类活动日益频繁的今天,化学污染物对生态系统的渗透已成为全球性挑战。即使是受到严格保护的国家公园,也难以摆脱环境污染的阴影。这些保护区本应是生物多样性的避难所,却可能通过大气沉降、水体流动等途径成为污染物的汇集地。更令人担忧的是,传统监测多聚焦于城市和农业区域,对自然保护区生态系统中新兴污染物的认知存在显著空白。在此背景下,慕尼黑大学Michelle Peter领衔的研究团队开展了一项开创性研究,以鹿类作为环境哨兵,深入解析德国国家公园中污染物的分布规律与季节性特征,相关成果发表于《Science of the Total Environment》。
研究人员采用跨学科方法展开系统研究。关键技术支持包括:通过野生动物管理获取8个国家公园2019-2025年间的442份马鹿(Cervus elaphus)和黇鹿(Dama dama)肝脏样本;基于迷你化QuEChERS前处理结合气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)技术,同步分析118种污染物涵盖8大类(人为污染指示物、药物活性成分(APIs)、多环芳烃(PAHs)、个人护理品成分(PCPs)、农药、塑料剂、持久性有机污染物(POPs)和工业化学品);运用加速失效时间(AFT)模型处理区间删失数据,评估公园差异、年龄组效应和季节性变化。
样本特征与污染物概览显示,研究样本覆盖三个年龄组(幼鹿、亚成体、成体),物种和性别间污染负荷无显著差异。所有样本均检出污染物,最高达33种污染物共存,中位数18种,凸显复合暴露的普遍性。
人为污染指示物分析揭示,咖啡因和(-)-可替宁在绝大多数样本中检出,其中沿海公园(亚斯蒙德、西波美拉尼亚泻湖地区)量化率最高(78%),可能与旅游活动和水体污染相关。季节性波动不显著,表明持续输入特征。
药物活性成分(APIs)与农药检出有限,仅少数样本发现雌激素类药物(17α-乙炔雌二醇、雌酮)和杀菌剂(戊唑醇)。这反映国家公园内医药和农用化学品直接排放受限,但低浓度雌激素的环境风险仍需警惕。
工业化学品中二苯胺普遍检出,艾弗尔国家公园样本中浓度最高(中位数22.6 μg kg-1),可能与历史军事活动遗留污染有关。其广泛工业用途导致溯源困难。
多环芳烃(PAHs)在所有样本中100%检出,苊、芴、菲构成主要污染背景。浓度分布均匀(多数公园4-20 μg kg-1),无显著年龄或季节差异,印证其大气传输和燃烧来源的广域性。
个人护理品成分(PCPs)显示全球性污染特征,紫外线吸收剂(奥克立林、氧苯酮)和合成麝香(佳乐麝香)普遍存在。尽管浓度较低(中位数约10 μg kg-1),但持续检出提示这类物质在陆生哺乳动物中的累积需引起关注。
塑料剂污染呈现地域异质性,新兴替代物DPHP(邻苯二甲酸二(2-丙基庚)酯)和DEHA(己二酸二(2-乙基己)酯)为主要组分。亚斯蒙德样本中DPHP浓度高达913.1 μg kg-1,虽欧盟已关注其内分泌干扰潜力,但生态风险仍不明确。
持久性有机污染物(POPs)分布打破历史认知,原东德地区国家公园未显示更高污染水平。更值得关注的是,幼鹿POPs负荷显著高于成体(p<0.05),可能与哺乳期母体转移有关,这对传统生物累积理论提出挑战。
统计分析表明,四大主要污染物类别(人为污染物、PAHs、塑料剂、POPs)均未呈现显著季节性波动。公园间差异仅塑料剂在萨克森瑞士国家公园显著低于巴伐利亚森林(系数0.45),其余参数虽无统计学显著性,但宽置信区间提示更大样本可能揭示潜在规律。
这项研究首次全面描绘了国家公园鹿类体内的复合污染图谱,证实即使严格保护区也难逃环境污染侵袭。61种污染物的同步检出警示"鸡尾酒效应"的潜在生态风险,而缺乏显著季节波动则强调污染的持续性。研究创新性地将监测范围从传统POPs/PAHs扩展至塑料剂、PCPs等新兴污染物,为欧盟化学品可持续管理策略提供数据支撑。鹿类作为生物指示剂的成功应用,为欧洲乃至全球自然保护区污染监测建立了可推广范式。未来需结合土壤-水体-生物多介质采样,深入探究污染物迁移转化机制,并为复合污染生态风险评价奠定科学基础。