持久性有机污染物(POPs)的特点是其在环境中的持久性、长距离大气传输(LRAT)、生物累积潜力以及毒性。[1]多氯联苯(PCBs)和多氯萘(PCNs)是两种具有相似化学结构和环境行为的POPs。[2],[3],[4],[5]几十年来,它们被广泛应用于各种工业和商业领域;[6],[7],[8]自20世纪70年代以来,PCBs受到限制,而PCNs则于2015年被列入《斯德哥尔摩公约》,此后在全球范围内受到监管。[9],[10]尽管有这些法规,PCBs仍在全球范围内保持高浓度,对海洋生态系统构成严重威胁[11],[12],[13],[14],[15],同时PCNs在偏远地区的多种生物样本中仍可检测到。[3],[16]接触这些化学物质与野生动物的发育障碍、免疫毒性、致癌性和内分泌干扰效应有关。[5],[17],[18]
除了持久性和毒性外,污染物的营养级转移行为对于评估其潜在生态风险至关重要。[19]具有营养级放大能力的污染物可以通过食物网在顶级捕食者体内累积,对其繁殖和生存产生负面影响,最终破坏生态系统平衡。[20]目前,关于PCBs和PCNs的营养级转移研究主要局限于水生生态系统。[2],[3],[21],[22],[23]先前的研究已经证明了PCBs在水生食物链中的营养级放大效应[21],[24],[25],[26],而关于PCNs的营养级转移结果在不同水生生态系统中的研究结果并不一致[2],[21],[27],[28],[29]少数研究报道了PCBs在陆地生态系统中的生物放大现象[30],[31],[32],[33],[34],但关于PCNs沿陆地食物链的营养级转移的数据明显不足。Kelly等人报告称,与水生食物链不同,β-六氯环己烷和1,2,4,5-四氯苯在加拿大中西部北极地区的地衣-驯鹿-狼食物链中可以显著生物放大[30]。我们之前的研究还发现,短链全氟和多氟烷基物质(PFAS)在青藏高原陆地食物链中具有较高的生物放大潜力,而短链PFAS在水生环境中不易累积[35]。鉴于水生和陆地生态系统之间的生物放大机制存在差异[24],[30],[35],不能简单地根据水生生态系统的结果来推断PCBs和PCNs在陆地食物链中的营养级转移行为,需要独立的研究。此外,现有研究主要依赖辛醇-水分配系数(KOW)来解释PCBs和PCNs的生物累积模式,这不足以解释具有相似KOW值的污染物的不同生物累积行为。因此,需要对陆地生态系统中PCBs和PCNs的营养级转移和生物放大机制进行综合研究。
青藏高原是全球最高最大的高原,平均海拔超过4000米,年平均温度低于0°C。[36]由于其独特的地理条件和较少的人为污染源,这一高海拔生态系统被认为是研究长距离传输污染物环境行为的理想地点。[37]实际上,PCBs和PCNs通常通过长距离大气传输进入青藏高原内陆地区,并沉积在这些高海拔的偏远环境中[36],[38]与极地地区(北极和南极洲)相比,青藏高原至今受到的关注相对较少[39]在青藏高原生态系统中,顶级捕食者(如鹰)的生存对于维持陆地食物网的稳定性至关重要。考虑到PCBs和PCNs的生物放大潜力和毒性,有必要关注它们对陆地生态系统,尤其是顶级捕食者所构成的生物风险。
本研究系统地收集了青藏高原内陆Nam Co盆地的一个典型陆地食物链,包括初级生产者(Kobresia pygmaea)、食草哺乳动物(Ochotona curzoniae)和顶级捕食者(Buteo hemilasius)。该地区的生物物种较为简单,捕食者-猎物关系清晰,因此这个重要的本地食物链(植物-高原鼠兔-鹰)非常适合研究PCBs和PCNs在陆地生态系统中的营养级转移。本研究的主要目的是:(1)调查青藏高原陆地物种中PCBs和PCNs的存在情况和分布特征;(2)评估PCBs和PCNs在植物-鼠兔-鹰食物链中的营养级转移能力;(3)分析影响PCBs和PCNs营养级转移的因素;(4)评估PCBs和PCNs对当地生态系统的生态风险,特别是对顶级捕食者的影响。本研究同时探讨了PCBs和PCNs在陆地生态系统中的营养级转移行为,为理解氯化有机化合物在陆地环境中的营养级转移机制提供了新的见解,并增强了对其生态风险的认识。