傳輸有機污染物的兩種途徑

傳輸有機污染物的兩種途徑

對于環(huán)境行為，大多數(shù)高毒性藥物具有“三代人（致死于疾病和突變）”的影響，對人類和動物的生殖、遺傳、免疫、神經(jīng)和內(nèi)政部都有強烈的影響。（2）連續(xù)性、高可逆轉(zhuǎn)、光分解和化學(xué)分解具有較高的抗逆性，并且在環(huán)境中分解緩慢、長治久。（3）鏈式硬化具有很強的親脂性和親水性。例如，低濃度的螺旋體可以通過鏈式化中的低濃度進行逐漸擴展，這會導(dǎo)致含有低濃度和水的波斯。這些波斯通過鏈式化對最高養(yǎng)分級的人類健康產(chǎn)生嚴重影響。（4）長距離遷移，具有半蒸發(fā)性。它可以以蒸汽的形式存在并吸附在全球物質(zhì)中。它可以通過海上傳輸，造成世界污染。因此，pops已成為世界環(huán)境研究的熱點和焦點。目前,POPs,特別是有機氯農(nóng)藥(OrganochlorinePollutants/OCPs)的傳輸機制有兩種,一種是通過揮發(fā)之后進入大氣,然后通過冷凝作用沉降進行區(qū)域和全球傳輸,包括長距離大氣傳輸(LongRangeAtmosphericTransportation/LRAT)、蚱蜢效應(yīng)(GrasshopperEffect)、高山冷凝效應(yīng)(MountainCoolingEffect);另一種是通過進入水體中,通過水流的搬運傳輸,從而進入湖泊、河流生態(tài)系統(tǒng),甚至可以通過洋流的長距離輸送到達北極等高緯地區(qū).但是,最近的研究顯示,鳥類,包括海鳥、候鳥和留鳥,在POPs的海-陸傳輸、跨緯度傳輸和區(qū)域傳輸?shù)榷ㄏ騻鬏斨邪缪萘酥匾慕巧?很可能成為POPs在全球傳輸和再分配過程中的“第三種途徑”——生物傳輸中的重要形式.本文結(jié)合國內(nèi)外的最新研究動態(tài),對鳥類在POPs的定向傳輸中的作用進行了綜述,同時還對在國內(nèi)開展類似的研究工作進行了分析和展望.本文對于認識鳥類在POPs的傳輸中的作用和角色具有重要意義,同時可為在國內(nèi)開展類似的科學(xué)研究提供思路和方向.1海鳥對北極湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響Evenset等對挪威北部的兩個島嶼湖泊(Bj?rn?ya(BearIsland),Norway)進行對比研究顯示,位于海鳥聚集區(qū)之外而未受到海鳥排泄物影響的湖泊表層沉積物的多氯聯(lián)苯(∑PCBs)和滴滴涕(∑DDTs)的平均濃度分別為4.4ng·g-1(干重)和0.8ng·g-1(干重),湖泊浮游動物中的∑PCBs和∑DDTs的平均濃度分別為4.3ng·g-1(濕重)和0.5ng·g-1(濕重),處于湖泊食物鏈頂端的北極鱘魚體內(nèi)脂肪富集∑PCBs和∑DDTs分別達49ng·g-1(濕重)和4.3ng·g-1(濕重).而與之對比的是,另一個湖泊盡管與之相距僅5km、但位于海鳥聚集區(qū)內(nèi),其明顯受到海鳥排泄物的影響,湖泊沉積物和湖泊內(nèi)生生物均具有高濃度的有機污染物,尤以多氯聯(lián)苯(PCBs)和滴滴涕(DDTs)富集最為顯著,其中湖泊表層沉積物的∑PCBs和∑DDTs的平均濃度分別為60ng·g-1(干重)和6.9ng·g-1(干重),分別是背景湖泊的14倍和9倍;浮游動物中的∑PCBs和∑DDTs的平均濃度分別為32ng·g-1(濕重)和3.5ng·g-1(濕重),均約為背景湖泊的7倍;而處于湖泊食物鏈頂端的北極鱘魚體內(nèi)脂肪富集∑PCBs和∑DDTs分別達695ng·g-1(濕重)和60ng·g-1(濕重),均約為背景湖泊的14倍.由此可見,海鳥不僅可以通過捕食、排泄等生物地球化學(xué)途徑將POPs從海洋定向搬運到陸地上,而且海鳥及其排泄物已經(jīng)對挪威北極島嶼湖泊生態(tài)系統(tǒng)形成新的點源污染.更重要的是,由于海鳥處于食物鏈的頂端,具有顯著的生物放大作用,其定向傳輸效率可以達到大氣傳輸效率的約30倍.Smol和Blais等領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對加拿大北極湖泊群(CapeVera,DevonIsland,Nunavut,Canada)研究顯示,海鳥及其排泄物一方面給北極陸地生態(tài)系統(tǒng)提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì),促進了陸地植物的生長,以及湖泊浮游生物的繁育,導(dǎo)致在北極海鳥聚集區(qū)發(fā)育著良好的陸地植被,海鳥聚集區(qū)的湖泊生物量相對豐富;但是,另一方面又帶來了大量的污染物,給當(dāng)?shù)氐年懙厣鷳B(tài)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)形成潛在的威脅.在海鳥聚集區(qū)發(fā)育的植被(苔蘚)其穩(wěn)定氮同位素δ15N值達到4.14‰—9.37‰,遠遠高于背景值(δ15N約為0‰);體內(nèi)累積的多氯聯(lián)苯(∑PCBs)和滴滴涕(∑DDTs)分別達到0.94—3.28、0.31—2.04ng·g-1(濕重),也遠遠高于背景值(0ng·g-1(濕重));同時,在該區(qū)域生活的陸生鳥類體內(nèi)脂肪也大量富集了多氯聯(lián)苯(∑PCBs)和滴滴涕(∑DDTs),分別達到53.8—168、37.3—105.9ng·g-1(濕重).而接受海鳥排泄物輸入的湖泊,其表層沉積物穩(wěn)定氮同位素δ15N值達到5‰—20‰,滴滴涕(∑DDTs)達到1—100ng·g-1(濕重).另一個受到鳥糞影響的湖泊表層沉積物中多氯聯(lián)苯(∑PCBs)含量達到1.6—5.8ng·g-1(干重),是背景值(0.05ng·g-1(干重))的30—100倍;同時,鳥糞的大量輸入,還給湖泊帶來了大量重金屬污染物.即使在遙遠的南極,數(shù)量龐大的企鵝家族最近也成為關(guān)注的焦點,不僅因為其對氣候和環(huán)境變化極為敏感,是重要的氣候和環(huán)境變化的指示性生物,而且,這些企鵝將數(shù)量可觀的南大洋污染物搬運到了南極大陸上,對脆弱的南極無冰區(qū)生態(tài)系統(tǒng)帶來潛在的威脅.據(jù)估計,全球海鳥每年消耗海洋魚類食物量約為7000萬噸,相當(dāng)于全球人類水產(chǎn)品的年捕獲量(8000萬噸),而其中含有的有機污染物和重金屬,最終會通過海鳥的排泄、死亡等途徑轉(zhuǎn)移到陸地生態(tài)系統(tǒng)中.僅北極而言,在北極生活著大約300萬只黑背鷗(Urialomvia)、30萬只黑腿三趾鷗(Rissatridactyla)、100萬只北極管鼻寰(Fulmarusglacialis)、76萬只普通絨鴨(Somateriamollissima),這些海鳥每年可以定向?qū)⒑Ｑ笪镔|(zhì)轉(zhuǎn)移到陸地上,分別達到3000噸、82.5噸、800噸和1500噸,傳輸距離分別達到6000km、3000km、5000km和2500km.由此可見,海鳥在有機污染物的海洋-陸地定向傳輸中具有重要的作用.2有機氯農(nóng)藥殘留的地位目前,全球候鳥數(shù)量約300億只,其在全球范圍內(nèi)有8條遷徙路線(圖1),具體指:(1)大西洋候鳥遷徙路徑,主要從加拿大高北極、格陵蘭、俄羅斯西部、北歐、西歐到非洲西部的大西洋東海岸的沿岸遷徙區(qū)域;(2)黑海地中海候鳥遷徙路徑,主要從俄羅斯中西部、歐洲中東部到非洲西北部的黑海-地中海遷徙區(qū)域;(3)東非西亞候鳥遷徙路徑,主要從俄羅斯中部、中國西南部、西亞到非洲東部的遷徙區(qū)域;(4)中亞候鳥遷徙路徑,主要從俄羅斯中部、中國西部、中亞到印度的遷徙區(qū)域;(5)東亞-澳大利亞候鳥遷徙路徑,主要從俄羅斯東部、日本群島、中國東部、東南亞到澳大利亞的遷徙區(qū)域;(6)美洲-太平洋候鳥遷徙路徑,主要沿美洲西部的太平洋東海岸的沿岸遷徙區(qū)域;(7)美洲密西西比候鳥遷徙路徑,主要從加拿大中部、美國中部、密西西比河流域、加勒比海域到南美洲中東部的遷徙區(qū)域;(8)美洲大西洋候鳥遷徙路徑,主要從加拿大東北部、美國西部、經(jīng)加勒比海到南美洲西部的大西洋西海岸的沿岸遷徙區(qū)域.美國于1972年禁用滴滴涕(DDTs)農(nóng)藥之后,北美地區(qū)的土壤、沉積物和大氣中的滴滴涕(DDTs)等有機污染物整體上呈顯著降低的趨勢.但是研究人員對北美地區(qū)的候鳥研究發(fā)現(xiàn),鳥類體內(nèi)累積的DDT、DDE(2,2-bis(p-chlorophenyl)-1,1-dichloroethylene)等有機氯農(nóng)藥含量不降反升.進一步的研究發(fā)現(xiàn),這些候鳥曾經(jīng)在DDT農(nóng)藥使用嚴重的墨西哥越冬,而墨西哥直到2000年左右才全面禁止DDT等有機氯農(nóng)藥的使用,至今還允許在抵抗瘧疾和一些公共衛(wèi)生中使用,所以這些在墨西哥境內(nèi)越冬的候鳥就有可能在越冬期間累積大量DDT等有機氯農(nóng)藥,隨后飛往美國境內(nèi)度夏,并將這些有機氯農(nóng)藥等污染物攜帶到美國境內(nèi).Hennyetal.于1978—1980年間對美國內(nèi)華達(Nevada)的RubyLake繁殖的黑冠夜鷺(Black-crownednightheron(Nycticoraxnycticorax))進行研究發(fā)現(xiàn),其鳥蛋中的DDE含量平均值達到8.2μg·g-1(濕重),而其胃殘留物和繁殖區(qū)域湖泊的魚體中并未檢出DDT或DDE,最終的研究揭示其有機氯農(nóng)藥來源于黑冠夜鷺在越冬和遷徙期間的路徑區(qū)域——美國的西南部和墨西哥境內(nèi).在1985—1986年間,研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)華達CarsonLake繁殖地內(nèi)的白臉朱鷺(white-facedibises(Plegadischihi))體內(nèi)顯著累積有機氯農(nóng)藥DDT和DDE,達到或超過4μg·g-1(濕重),并且其繁殖成功率顯著受到影響.但是這些白臉朱鷺的胃殘留物中并未發(fā)現(xiàn)DDT或DDE殘留,很明顯,這些高殘留的DDT和DDE的累積來自于越冬地——墨西哥中部的Jalisco\,Colima和Michoacan.同樣的現(xiàn)象在遷徙性的猛禽身上也能觀察到,一種在拉丁美洲越冬、而在美國德州SouthPadreIsland度夏的遷徙性游隼(Peregrinefalcon(Falconperegrines)),其在秋天離開德州之前,體內(nèi)血液的DDE含量平均值為0.03μg·g-1(濕重),而在次年春天返回時其體內(nèi)血液的DDE含量高達1.43μg·g-1(濕重).研究顯示農(nóng)藥使用時間較長的墨西哥西北部的MexicaliValley,BajaCalifornia、YaquiValley,Sonora、QuliacanValley,Sinoloa等區(qū)域鳥類體內(nèi)的農(nóng)藥殘留以DDE為主,占到90%以上,含量從鴿子的0.04μg·g-1(濕重)到雙冠鸕鶿的5.05μg·g-1(濕重),其中六六六(hexachlorocyclohexaneisomers(HCHs))和六氯苯(hexachlorobenzene(HCB))顯著在鳥類體內(nèi)出現(xiàn)冬季累積現(xiàn)象,尤其在MexicaliValley\,BajaCalifornia最為明顯.位于墨西哥中西部的Lerma-Chapala盆地是美洲太平洋候鳥遷徙路徑上的重要棲息地和走廊,當(dāng)候鳥(雀形科鳥類)在秋天到來時,其體內(nèi)的氯丹(oxychlordane(CHLs))平均含量為3ng·g-1(濕重)、DDE平均含量為49ng·g-1(濕重)、DDT平均含量為0.2ng·g-1(濕重)、PCBs平均含量為14ng·g-1(濕重),但是到春天離開的時候其體內(nèi)的氯丹、DDE、DDT、PCBs平均含量上升到12、101、0.5、46ng·g-1(濕重),而相應(yīng)的留鳥體內(nèi)的有機污染物含量并無明顯變化.即使對于草食性、蟲食性和雜食性的候鳥,相似的累積與傳輸行為也在發(fā)生.那些生活在新熱帶區(qū)(Neotropicalregion,包括南美次大陸、中美洲、西印度洋群島和墨西哥南部)農(nóng)藥使用區(qū)的燕雀類候鳥,其體內(nèi)也會顯著在越冬期間累積有機氯農(nóng)藥,特別是DDE等,隨后將這些累積的有機污染物攜帶到繁殖地的新北界區(qū)域(NearcticRegion,包括格陵蘭、加拿大、美國、墨西哥高地、美洲及部分加勒比海群島).位于東亞-澳大利亞候鳥遷徙路徑上的俄羅斯、中國、日本、越南等是有機氯農(nóng)藥(OCPs)等有機污染物生產(chǎn)和使用的主要區(qū)域.俄羅斯貝加爾湖的候鳥體內(nèi)的有機污染物具有顯著的季節(jié)性變化特征,在春季到來的時候其體內(nèi)具有比留鳥更高含量的HCHs、DDTs和PCBs,且有機污染物的相對累積模式與留鳥差別顯著,更為有意義的是,這些候鳥在秋季離開前往越冬地之前,其體內(nèi)的HCHs、DDTs和PCBs含量顯著下降,比春季到來的時候要低,達到留鳥的水平,這表明這些候鳥在南亞(日本、中國、印度等)越冬期間,其體內(nèi)會累積越冬地或停留地的有機污染物,并攜帶到繁殖地,通過代謝、下蛋、脫毛、死亡等生理過程而將攜帶的有機污染物釋放到繁殖地,充當(dāng)了定向傳輸?shù)慕巧?對美國阿拉斯加境內(nèi)的紅喉潛鳥(Red-throatedloons(Gaviastellate))研究顯示,來自于北美越冬地的紅喉潛鳥(CapeEspenberg,Yukon-KuskokwimDelta,CopperRiverDelta)體內(nèi)血液和鳥蛋中的HCB含量((0.0122±0.0008—0.0368±0.0027μg·g-1(濕重))要低于來自于東南亞越冬地的紅喉潛鳥(ArcticCoastalPlain)體內(nèi)血液和鳥蛋中的HCB含量(0.0365±0.0035μg·g-1(濕重)),盡管不同越冬地的紅喉潛鳥體內(nèi)血液和鳥蛋中的PCBs含量相似,但是組成成分差別很多,來自于東南亞越冬地的紅喉潛鳥鳥蛋中PCBs的二噁英毒性當(dāng)量高達(237±129)pg·g-1,而來自于北美越冬地的紅喉潛鳥鳥蛋中PCBs的二噁英毒性當(dāng)量均低于50pg·g-1,很可能是阿拉斯加境內(nèi)繁殖的紅喉潛鳥(Red-throatedloons(Gaviastellate))數(shù)量在1977—1993年期間顯著下降(下降了53%)的重要原因.韓國洛東江河口(NakdongRiverEstuary)生活的留鳥-黑尾鷗(Black-tailedgull(Limosalapponica))皮下脂肪中富集二噁英/呋喃(polychlorinateddibenzo-p-dioxins(PCDDs)/polychlorinateddibenzofurans(PCDFs))和PCBs分別達到395.5(68.1—1313.4)pg·g-1(脂肪重)、14510(6700—27000)ng·g-1(脂肪重),遠高于候鳥皮下脂肪中富集的PCDD/Fs(47.1—263.9pg·g-1(脂肪重))、PCBs(159—7818ng·g-1(脂肪重));但是,候鳥體內(nèi)則顯著累積了外源性的DDTs和HCHs,其中小燕鷗(Littletern(Sternaalbifrons)皮下脂肪累積DDTs高達6200ng·g-1(脂肪重),黑頸ue862ue861(Black-neckedgrebe(Podicepsnigricollis))皮下脂肪累積HCHs高達475ng·g-1(脂肪重),分別是留鳥黑尾鷗的皮下脂肪DDT含量(2578ng·g-1)(脂肪重)的3倍、HCHs含量(255ng·g-1(脂肪重))的2倍,這些外源性的DDTs、HCHs等有機污染物是由候鳥從其東南亞的越冬地攜帶而來的.生活在越南北部紅河河口(RedRiverEstuary)的留鳥體內(nèi)富集DDTs,而候鳥體內(nèi)則會富集HCHs,而且其體內(nèi)的PCBs組成以五氯和六氯為主,與留鳥差異明顯.對菲律賓CalataganBay的涉禽研究顯示,留鳥體內(nèi)富集PCBs、CHLs,而冬天到達該區(qū)域進行越冬的候鳥體內(nèi)則富集DDTs,很可能是從繁殖地俄羅斯或中國境內(nèi)的中途停留地攜帶而來.對位于俄羅斯-中東-印度候鳥遷徙路徑上的印度南部的候鳥和留鳥研究發(fā)現(xiàn),留鳥體內(nèi)顯著累積HCHs和DDTs,分別達到120—8800ng·g-1(濕重)、160—3400ng·g-1(濕重),而本地遷徙的候鳥(指在印度南北范圍內(nèi)遷徙的候鳥)體內(nèi)HCHs和DDTs分別為450—4100ng·g-1(濕重)、210—4400ng·g-1(濕重),短距離遷徙的候鳥(指在中國中部、日本繁殖或越冬、在西亞到中東范圍內(nèi)繁殖,而在印度越冬或繁殖的候鳥)體內(nèi)HCHs和DDTs分別為54—320、110—1000ng·g-1(濕重),長距離遷徙候鳥(指在東北歐-東南俄羅斯、南歐、西南亞-東南亞范圍內(nèi)繁殖的候鳥)體內(nèi)HCHs和DDTs分別為32—750、92—1300ng·g-1(濕重),由此可見,留鳥和短距離遷徙候鳥均顯著累積本地源的有機污染物HCHs和DDTs;相反,長距離遷徙候鳥體內(nèi)PCBs、CHLs和HCB分別為120—550、0.5—5.7、0.4—1.4ng·g-1(濕重),短距離遷徙候鳥體內(nèi)PCBs、CHLs和HCB分別為90—2700、1.4—2.9、1.5—3.4ng·g-1(濕重),本地遷徙候鳥體內(nèi)PCBs、CHLs和HCB分別為30—210、0.6—14、0.4—2ng·g-1(濕重),而留鳥體內(nèi)PCBs、CHLs和HCB分別為20—44、0.1—0.6、0.1—1ng·g-1(濕重),由此可見,相較于留鳥,候鳥體內(nèi)顯著富集PCBs和CHLs,具有顯著的外源特征,很可能來自于候鳥的中間停留地或越冬地的紅海、波斯灣等中東地區(qū).同時必須指出的是,該區(qū)域留鳥體內(nèi)的HCHs含量幾乎是全球鳥類體內(nèi)的最高水平,而DDTs也處于中高水平,表明該區(qū)域環(huán)境中的有機污染物,特別是HCHs、DDTs污染嚴重,在此越冬或停留的候鳥會將這些污染物攜帶到其相應(yīng)的越冬地或繁殖地.來自于伊朗的數(shù)據(jù)顯示,位于波斯灣海岸的Khuzestan地區(qū),其留鳥羽毛中PCBs、HCBs、HCHs、DDTs含量分別為37(<LOQ—151)ng·g-1、28(<LOQ—95)ng·g-1、25(15—95)ng·g-1、19(2—97)ng·g-1,而本地遷徙候鳥(指在伊朗北部和波斯灣范圍內(nèi)遷徙)羽毛中PCBs、HCBs、HCHs、DDTs含量分別為30(11—53)ng·g-1、10(2—46)ng·g-1、38(19—83)ng·g-1、11(7—28)ng·g-1,長距離遷徙候鳥(指在東歐或西伯利亞繁殖)羽毛中PCBs、HCBs、HCHs、DDTs含量分別為24(<LOQ—101)ng·g-1、7(<LOQ—33)ng·g-1、17(<LOQ—81)ng·g-1、18(6—112)ng·g-1,表明留鳥羽毛中有較高含量的PCBs,而本地遷徙候鳥羽毛中具有較高含量的PCBs和HCHs,相對而言,長距離遷徙候鳥羽毛中的PCBs和HCHs均較低,一方面表明研究區(qū)域是一個潛在有機污染物(特別是PCBs、HCHs)的源區(qū),另一方面表明生活在該區(qū)域的候鳥有可能成為這些污染物的定向傳輸介質(zhì),在該區(qū)域累積PCBs和HCHs等有機污染物,并攜帶到東歐或西伯利亞等繁殖地.必須指出的是,目前有限的研究集中在北美-太平洋候鳥遷徙路徑和東亞-澳大利亞候鳥遷徙路徑上,對其它若干條遷徙路徑中的候鳥行為并未進行相關(guān)研究,因此,無法充分認識候鳥在全球POPs的跨緯度傳輸和再分配中的作用;另一方面,目前的研究側(cè)重于有機污染物對留鳥和候鳥的生理行為,包括蛋殼變薄、繁殖成功率、胚胎或者是幼鳥死亡等的影響,并未將候鳥作為有機污染物的載體,進行定向傳輸機制研究和在有機污染物全球再分配中的角色進行研究.3有機污染物污染POPs具有親脂性,在生物體內(nèi)可以顯著殘留,并且具有隨著營養(yǎng)級的升高而顯著富集的特性.研究已經(jīng)表明,在湖泊生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)中,魚類等水生生物顯著富集水體中存在的POPs,對區(qū)域的生態(tài)安全和食品安全形成了嚴重威脅.鳥類通常處于高營養(yǎng)級,其對POPs的生物放大作用更為顯著,眾多研究顯示,在世界各地的鳥類體內(nèi)均能累積環(huán)境中的POPs(表1),其中,俄羅斯是PCBs的生產(chǎn)大國,在禁用前總共生產(chǎn)了13萬噸PCBs,而且DDT、HCH被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、公共衛(wèi)生等環(huán)境領(lǐng)域,導(dǎo)致了黑海、波斯灣、貝加爾湖的有機污染物污染嚴重;中國是有機氯農(nóng)藥的使用大國,截止到1983年開始禁用有機氯農(nóng)藥之前,累計使用了超過1萬噸的DDT和10萬噸的HCH;日本在1955—1972年間使用了大約6萬噸的PCBs,即使在1972年禁用之后,PCBs也大量使用于電器制造過程中;在越南的水稻、魚、肉等食品中均檢出了高含量的DDTs;而位于東南亞菲律賓的有機氯農(nóng)藥殘留相對其它亞洲國家要低.Tanabeetal.分析了東亞-澳大利亞遷徙路徑上留鳥體內(nèi)的有機污染物含量,包括PCBs、DDTs、HCHs、CHLs、HCB,結(jié)果顯示(表1),各個地區(qū)留鳥體內(nèi)累積有機污染的特征與本地污染物一致,反映了本地的環(huán)境狀態(tài).俄羅斯貝加爾湖(LakeBaikal)的留鳥體內(nèi)顯著富集PCBs和DDTs,日本境內(nèi)的留鳥體內(nèi)則顯著累積PCBs,越南沿岸海鳥的體內(nèi)則檢出高含量的DDTs,盡管菲律賓受有機污染物影響較小,但依然在留鳥體內(nèi)檢出有機污染物,其中主要為PCBs和CHLs.這些留鳥生活在湖泊、河流、河口等水域,通過捕食、排泄、死亡等生物地球化學(xué)途徑,可以將生活區(qū)域內(nèi)的污染物(包括有機氯農(nóng)藥)搬運、富集、沉積到陸地上或聚集區(qū)水域內(nèi),將會形成新的有機氯農(nóng)藥污染點源.但是,目前在留鳥的研究上側(cè)重于有機污染物在留鳥體內(nèi)的富集及生物放大效應(yīng),以及由此對留鳥的產(chǎn)蛋、繁殖等生理行為產(chǎn)生的影響,而對留鳥作為有機污染物的定向傳輸載體在有機污染物的區(qū)域傳輸和再分配中的角色并未開展相關(guān)研究.4鳥類對模擬定向傳輸?shù)淖饔镁C上所述,高北極的加拿大和挪威的海鳥可以通過捕食、排泄等生物地球化學(xué)途徑將POPs從海洋定向搬運到陸地上,其定向傳輸效率是大氣傳輸效率的約30倍,僅北極而言,這些北極海鳥每年可以定向?qū)⒓s5500噸的海洋物質(zhì)轉(zhuǎn)移到陸地上,傳輸距離達到2500—6000km.候鳥的全球遷徙路徑有8條,其覆蓋的面積幾乎廣布全球.在墨西哥、中國、東南亞、日本、印度、伊朗等POPs污染嚴重的區(qū)域越冬或中途停留的候鳥,其春天離開的時候體內(nèi)累積的有機污染物比秋季到來的時候要高很多,顯著富集越冬地或停留地的有機污染物.最為有意義的是,在美國、俄羅斯、歐洲、高北極地區(qū)等受POPs影響較小的繁殖地生活之后,這些候鳥體內(nèi)的有機污染物含量又會恢復(fù)到繁殖地的留鳥水平,并具有當(dāng)?shù)亓豇B的富集特征,這表明候鳥可以富集、攜帶越冬地或停留地的有機污染物到繁殖地,并通過代謝、換羽、死亡等途徑釋放到繁殖地,而且還可以富集、攜帶繁殖地的特征有機污染物到停留地或越冬地,具有對有機污染物跨緯度定向傳輸?shù)奶匦?留鳥盡管活動區(qū)域有限,但是其體內(nèi)的有機污染物特征是當(dāng)?shù)丨h(huán)境的綜合反映,累積、富集了生活區(qū)域的有機污染物,具有區(qū)域有機污染物的指標特征,同時也可以通過捕食、排泄、死亡等生物地球化學(xué)途徑,在區(qū)域范圍內(nèi)形成新的有機污染物點源,具有區(qū)域小范圍定向傳輸?shù)奶匦?由此可見,海鳥、候鳥和留鳥可以對POPs進行海-陸、跨緯度和區(qū)域小范圍內(nèi)的定向傳輸,可能是POPs進行全球傳輸和再分配的第三種途徑——生物傳輸?shù)闹匾问?圖2).但是,目前關(guān)于海鳥對POPs定向傳輸?shù)难芯恐饕性诩幽么蠛团餐雀弑睒O地區(qū),對中緯度地區(qū)的海鳥并未開展相關(guān)研究.盡管國內(nèi)環(huán)境研究人員對有機污染物通過水鳥食物鏈的富集效應(yīng)開展了一些研究,但僅僅探討的是POPs在海鳥或水鳥體內(nèi)的累積放大效應(yīng)以及其生態(tài)毒理效應(yīng).盡管候鳥對有機污染物的跨緯度傳輸效應(yīng)在美國南部-墨西哥、東亞-澳大利亞以及中東-印度等遷徙路徑上有一些研究,但是主要還是從候鳥的有機污染物環(huán)境暴露威脅的角度進行研究,并未深入探討候鳥的跨緯度傳輸機制.同時,留鳥的區(qū)域性有機污染物新的點源的形成也值得研究.而且,在全球氣候變化和環(huán)境變化的背景下,海鳥、候鳥和留鳥的棲息地、遷徙路徑等已經(jīng)或者將要發(fā)生顯著變化,從而對有機污染物的傳輸和再分配產(chǎn)生顯著影響,有可能帶來新的環(huán)境問題.未來在鳥類對POPs定向傳輸作用的研究將圍繞以下幾個方向開展:(1)鳥類對POPs的定向傳輸量和傳輸效率由于全球鳥類數(shù)量龐大,理論上,其對POPs的定向傳輸量不容小覷.已有的研究顯示,全球海鳥每年消耗海洋魚類食物量約為7000萬噸,相當(dāng)于全球人類水產(chǎn)品的年捕獲量(8000萬噸),但是其搬運的POPs數(shù)量目前依然不得而知.至于候鳥,因為其長距離遷移性,對其定向傳輸數(shù)量更是沒有開展相關(guān)研究.即使是研究較多的留鳥,依然停留在其體內(nèi)的POPs殘留特征的研究上.因此,要系統(tǒng)評估鳥類對POPs定向傳輸作用,需要進一步明確海鳥在海-陸傳輸中對POPs的定向傳輸數(shù)量、候鳥在跨緯度傳輸中對POPs的定向傳輸數(shù)量以及留鳥在小區(qū)域傳輸中對POPs的定向傳輸數(shù)量,從而評估全球范圍內(nèi),各種鳥類對POPs定向傳輸?shù)目偭?進而與大氣傳輸、水流傳輸?shù)韧緩竭M行比較,評估鳥類作為生物傳輸途徑的作用和效率.(2)鳥類對POPs的定向傳輸距離鳥類對POPs的定向傳輸距離是評估鳥類作為POPs定向傳輸作用的重要指標.已有的研究表明,在北極生活的黑背鷗(Urialomvia)、黑腿三趾鷗(Rissatridactyla)、管鼻寰(Fulmarusglacialis)、普通絨鴨(Somateriamollissima)分別可以將6000km、3000km、5000km和2500km外的海洋源污染物搬運到陸地上.正是因為鳥類的大范圍遷移性,才使得其在POPs的全球傳輸和再分配中具有重要的作用.因此,需要對鳥類在POPs定向傳輸中的源與匯進行確定,以確定其對POPs的定向傳輸距離.這需要借助鳥類學(xué)家的成果,因為不同種鳥類具有不同的生活環(huán)境、遷徙路徑、棲息地等,另一方面需要借助遙感測量和環(huán)志等手段研究鳥類的遷徙、停留等信息,從而確認鳥類在POPs定向傳輸中的傳輸距離.(3)鳥類對POPs定向傳輸?shù)沫h(huán)境效應(yīng)鳥類通常為生活區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)提供了重要的營養(yǎng)物質(zhì)來源,特別是在營養(yǎng)貧瘠的北極、湖泊等區(qū)域.已有的研究顯示海鳥給北極陸地生態(tài)系統(tǒng)提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì),促進了陸地植物的生長,以及湖泊浮游生物的繁育,導(dǎo)致在北極海鳥聚集區(qū)發(fā)育著良好的陸地植被,海鳥聚集區(qū)的湖泊生物量也相對豐富.但是,另一方面又帶來了大量的污染物,形成污染物的新點源效應(yīng),給當(dāng)?shù)氐年懙厣鷳B(tài)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)形成潛在的威脅.因此需要評估鳥類形成的POPs新點源的環(huán)境生態(tài)效應(yīng).(4)在全球變化背景下的鳥類對POPs定向傳輸作用的變化及其效應(yīng)在全球變化的背景下,海鳥,特別是北極區(qū)域和南極區(qū)域的海鳥,其取食范圍擴大、食物結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)改變,從而導(dǎo)致搬運的POPs的種類和數(shù)量出現(xiàn)變化;候鳥將會在全球變化背景下,出現(xiàn)棲息地減少、改變,從而導(dǎo)致其遷徙路徑出現(xiàn)顯著改變,傳輸?shù)腜OPs的種類、數(shù)量、距離和點源效應(yīng)也將會改變;而留鳥的食物結(jié)構(gòu)和食物需求量,甚至是其生活習(xí)性也會在全球變化背景下出現(xiàn)一些變化.因此,在全球變化背景下,鳥類對POPs的全球傳輸和再分配形成了一定的挑戰(zhàn),將會帶來一些新的環(huán)境問題.中國擁有漫長的海岸線,長達18000km,沿岸分布著多達5000個島嶼,生活著數(shù)量眾多的海鳥.同時,經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)也幾乎集中在中國的東部沿海地區(qū),這也是POPs污染嚴重的區(qū)域.一方面這些海鳥受到沿海POPs污染的嚴重影響,另一方面會在POPs的海-陸傳輸和再分配中扮演重要的角色,從而帶來新的環(huán)境問題.此外,中國也是眾多候鳥的繁殖地、越冬地和遷徙停留地,其中經(jīng)過我國主要有3條全球候鳥遷