印度艾哈迈达巴德市鸟类优先接触的多环芳烃评估：积累模式、毒理学影响、来源及高效液相色谱（HPLC）方法验证

《Science of The Total Environment》：Assessment of priority polycyclic aromatic hydrocarbons exposure to urban birds of Ahmedabad, India: Accumulation patterns, toxicological implications, source, and HPLC method validation

本研究优化并验证了高效液相色谱法用于检测15种美国EPA优先多环芳烃，在印度Ahmedabad市陆生鸟类肝、肾、肌肉组织中应用。结果显示所有鸟类至少检出一种PAH，低分子量PAHs占主导，萘、菲、芴检出率最高。蓝岩 pigeon PAH积累显著，可能作为城市污染生物指示剂。尽管浓度低于毒性阈值，但多物种持续暴露提示需加强监测与环境管理。

　　

Kanthan Nambirajan | Subramanian Muralidharan

摘要

多环芳烃（PAHs）因其致癌性和致突变性、广泛的分布以及在水生和陆地生态系统中的生物累积潜力而被认为是环境威胁。尽管它们非常重要，但关于陆地鸟类中PAH污染的数据仍然有限，尤其是在像印度这样的发展中国家的城市环境中。本研究旨在优化和验证一种高效液相色谱（HPLC）方法，用于定量美国环保署（EPA）列出的15种优先PAHs，并将其应用于评估来自印度西部人口密集且工业化程度高的艾哈迈达巴德市的六种鸟类组织中的PAH残留物。该方法显示出高精度、高回收率和高灵敏度，最低检测限（LOQ）在0.30至1.0 ng/g之间。分析了代表六种鸟类的37只个体的组织（肝脏、肾脏、肌肉）。所有研究的鸟类都至少含有一种PAH；然而，在任何样本中均未检测到六环化合物茚[1,2,3-cd]芘和苯并[g,h,i]芘。萘（100%）、菲（93%）和荧蒽（46%）是最常检测到的PAHs。总体而言，分布模式表明低分子量PAH在鸟类组织中占主导地位。来源诊断比率（PHE/ANT = 3.46；FLA/PYR = 6.46；FLA/(FLA + PYR) = 0.86）初步表明与城市燃烧源相关的热解输入占主导地位；然而，需要进一步的研究来确认来源归属，因为这些比率最初是为非生物基质开发的。在所研究的物种中，蓝岩鸽（Columba livia）显示出较高的总PAH负担，鉴于其在城市环境中的丰富性、与人类活动的密切关联以及易于采样，它可以作为PAH污染的实用生物指示物。虽然观察到的浓度低于已知的毒性阈值，但它们在多个物种中的持续存在表明存在慢性暴露。这些发现强调了需要继续进行生物监测和有针对性的环境管理策略，以评估和减轻印度城市景观中与PAHs相关的长期生态风险。

引言

多环芳烃（PAHs）是一类普遍存在的环境污染物，主要通过两种不同的过程形成：有机物的不完全燃烧（热解源）和地质/石油相关活动（岩源）。某些PAHs由于已证实的致癌性和致突变性效应而受到国际机构的监管和监测（ATSDR, 1995; Yunker et al., 2002; Albers, 2006; IARC, 2010）。PAHs对鸟类具有毒性作用，包括器官损伤、繁殖能力下降、迁徙行为改变以及其他亚致死的生理和行为紊乱（Hoffman et al., 2002; Albers, 2006; Bianchini and Morrissey, 2018）。虽然由于频繁的石油泄漏和沿海及近海生态系统的慢性污染，水生鸟类中的PAH污染已得到广泛研究（McConnell et al., 2015; Paruk et al., 2014; Waszak et al., 2021），但我们对陆地鸟类中PAH暴露的理解仍存在显著差距。最近的研究继续强调关于陆地鸟类的数据有限，只有少数研究报告了这些物种中可测量的PAH水平（Dhananjayan, 2013; Luzardo et al., 2014; Pei et al., 2017）。

历史上，研究表明，在未受污染的环境中，鸟类组织中通常不存在PAHs或仅以非常低的浓度存在（Hall and Coon, 1988; Albers, 2006; Ito et al., 2013）。在像印度这样快速城市化和工业化的国家，由于车辆尾气、生物质燃烧和工业活动的PAH排放量很高（Singh et al., 2021），迫切需要对环境中的PAHs进行系统监测以支持缓解措施。尽管印度拥有丰富的鸟类多样性，鸟类在环境监测中具有生态重要性，但在印度鸟类中进行PAH污染的研究仍然很少。在这种背景下，本研究旨在（i）优化和验证一种简单可靠的基于HPLC的方法来定量鸟类组织中的PAHs，（ii）记录从印度艾哈迈达巴德城市地区收集的六种鸟类组织中的PAH残留水平，（iii）评估积累模式，将结果与现有文献和已知的毒理学阈值进行比较，并提供关于印度陆地鸟类中PAH暴露程度的见解。

样本收集

采用机会性采样策略收集死鸟样本。在古吉拉特邦，特别是在艾哈迈达巴德及其周边地区，每年一月的Uttarayan（Makar Sankranti）节期间，放风筝活动非常盛行。不幸的是，这一活动每年都会导致大量鸟类受伤甚至死亡。尽管进行了救援努力，但未能幸存的鸟类被用于本研究，从而提供了评估选定PAHs背景水平的机会。

分析方法验证

在实际样本分析之前，对用于PAH分析的方法进行了稳健性评估。如标准色谱图（色谱图3和4）所示，所有15种PAHs都实现了基线分离，表明色谱性能良好。最近洗脱的峰——蒽和荧蒽以及苯并[g,h,i]芘和茚[1,2,3-cd]芘的分辨率因子分别大于2.04和2.21，证实了充分的分离效果。

结论

本研究成功优化和验证了一种成本效益高、稳健可靠的定量HPLC方法，用于确定鸟类组织中的15种美国环保署（EPA）列出的PAHs，为资源密集型分析方法提供了一种有效的替代方案。共分析了37只代表六种鸟类的个体，以评估印度艾哈迈达巴德城市环境中生物可利用PAH的水平。在所研究的物种中，蓝岩鸽显示出相对较高的PAH负担。

作者贡献声明

Kanthan Nambirajan：撰写——原始草稿、验证、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。Subramanian Muralidharan：撰写——审阅与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金筹集。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本手稿期间，作者使用ChatGPT协助语言润色、引用验证和参考文献格式化。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对出版物的内容负全责。

资金

本研究是“印度鸟类中环境污染物监测与监控”项目的一部分，由印度政府环境、森林和气候变化部全额资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢印度政府环境、森林和气候变化部的财政支持，感谢古吉拉特邦林业部门批准收集死鸟样本，感谢Jivdaya慈善信托基金的Kartik Shastri先生和Shashikant Jadhav博士及其团队在样本收集方面的帮助，以及V Kirubhanandhini女士和T Manikandan先生在实验室方面的协助。我们也感谢SACON的董事们的支持。