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第二篇翻译
食品Web特定的持久性有机污染物的生物放大作用
在生物体中累积到危险水平的物质对环境和人类健康构成政府寻求减少或消除的风险。监管局确定生物蓄积性物质为疏水性，脂溶性高的辛醇空气分配系数（KOA）和相应的呼吸消除空气中的低利率。这些低Kow高KOA的化学品，在商业用途上代表三分之一的有机化工原料，构成了一种后果不明的类，需要潜在监管和评估的生物蓄积性物质，以防止可能出现的生态系统和人类健康的后果。
在2004年，由131个国家通过的“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”消除世界上最持久性生物累积性和有毒物质（1）。这类物质包括多氯联苯（PCBs）和滴滴涕（DDTs），这是高度累计并可能导致不良健康影响的鱼类、野生动物和人类（2-6）。溴化阻燃剂和某些全氟化学品，最近成为新的被关注的污染物（7,8）。世界各国政府目前正在评估的所有商业化学品和目标识别物质，能生物放大食物链，达到有害浓度的高营养水平包括人类在内的生物体。
以确定生物蓄积性物质，监管部门依靠化学Kow或可用时，生物体/水的化学物质的浓度比[生物富集因子（BCFs）]或在该领域（生物蓄积性因素）实验室测试测量（9）。这些标准均来自鱼的化验，显示Kow与有机化合物BCF之间的相关性，表明生物富集可以解释和脂水分配预测（10）。在真正的食物链的研究表明，食物链的生物蓄积性是不单纯的脂水分配过程。膳食累积或生物放大作用，能引起额外的生物蓄积性，增加化学物质的浓度，造成食物链营养水平的提高（11）。由于食物的消化和吸收，使得化学品运输的热力学梯度明显，误食化学品集中在胃肠道（12，13）。不良代谢，Kow≥105的疏水性物质已被证明特别容易受到鱼体内的生物放大（14），而较低Kow化学品一般不在鱼体内生物放大。
然而，疏水性较低的化学品（如氯苯和林丹）Kow
确定生物累积性物质来测试目前监管标准的适用性，不同的疏水性和KOW的有机污染物的浓度测量和编制，我们在食鱼食品网站（只水呼吸的有机体），陆地食物网（只呼吸空气的生物），并联合海洋哺乳动物食物网（包括水，呼吸的空气的有机体，从加拿大北部（20）（图二））。我们还使用机械食物网的生物蓄积模型，来确定在这些快餐连锁店KOW化学生物蓄积性的影响（20，21）。
在实地考察中，我们观察到强阳性营养水平和顽抗PCB同类物138，180，153的浓度之间的关系（R2>0.8，P
在这些动物中捕食生物放大的因素或BMF（25）的B-HCH，在20日的环斑海豹和白鲸50超过180多氯联苯的生物放大系数。这些结果表明，虽然KOW低于105不能在鱼类中生物放大的物质，他们可以在鸟类和哺乳动物中生物放大。
生物蓄积性建模研究（20），表明很好的协议，在所有三个食物链中计算和观察到顽抗物质的浓度（图2）。该模型表明，在这个分析中呼吸空气的生物体表现出较高的生物放大系数比水呼吸的生物体，因为他们有更大的能力来吸收和消化他们的饮食（表1），这是关系到消化道的生理和体温的差异。该模型还显示，淘汰率控制BMF和化学性质之间的关系。在水中呼吸的有机体，如果化学品的KOW超过105，消除变得足够慢来引起生物放大作用。在吸气式有机体的研究中，这种情况发生，高KOA（≥106）的化学品，导致呼吸消除缓慢，与KOW>102，造成尿中含氮废物（见表1）消除缓慢。在空气呼吸和水呼吸的生物体之间生物放大行为的差异意味着KOA≥106和KOW≥102，在鱼中KOW和BCF物质，在呼吸空气动物的生物放大没有良好的预测。
生物蓄积性模型的应用，确定各商业化学品的潜在生物累积性物质，揭示了在不同食物链中的化学物质的生物放大作用的行为（图3）有明显差异。食鱼的食物网，KOW105和108之间nonmetabolizing 化学品浓度，在顶级掠食性鱼类的生物放大100倍（图3A）。无生物放大发生，对于KOW 108的疏水有机物质，吸收速率很慢（26-28）。然而，在海洋哺乳动物的食物网（图3B），其中包括水呼吸的无脊椎动物和鱼类，呼吸空气的鸟类和哺乳动物，KOW≥105和KOA≥106生物放大是很差的代谢化学品，实现顶级捕食者的浓度（北极熊）高达10000次的初级生产者的浓度。KOW
模拟，代表人类膳食暴露的污染物，在加拿大北部的因纽特人的土著人口，显示 log KOW≥5和log KOA≥6的化学扩增达到4000倍，和log Kow在2--5之间和 log KOA在6（图3D）以上的化学品达到2000倍。模拟结果与实证观察是一致的，多氯联苯，氯丹，狄氏剂，HCBz，滴滴涕，其中高 log KOW≥5和高 log KOA≥6，在所有三个北极食物链的生物放大研究（图中四）。六六六，TeCBz的观察结果也是一致的，硫丹，其中低log KOW102和KOA≥106（i）有在陆地呼吸空气的生物体固有的生物放大潜力，海洋哺乳动物和人类的食物链，及（ii）包括几乎所有在电子商务（29）有机化工原料的三分之二（图六）。这些特性的化学品约40％有KOW>105和目前正在为潜在生物蓄积性，因为它们的脂水分配的高度认可。余下的60％，其中包括了KOW在102和105 之间和KOA≥106的物质，这些化学物质也应考虑它们的生物蓄积潜力，因为他们的脂质空气分区的高度。这些低KOW--高KOA的化学品容易在呼吸空气的动物，包括人类在内的生物放大作用，因为他们的呼吸消除速度缓慢。代谢转化可以减少或消除预期的生物放大潜力，但只有当代谢转化率是相当高。在这些情况下，产生代谢产物的生物蓄积性的行为，也应被考虑。
参考文献和注释
1.United Nations Environment Program(UNEP), Final Act of the Conference of Plenipotentiaries on The Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants, Stockholm, Sweden, 22 to 23 May 2001(UNEP, Geneva, Switzerland, 2001).2.P.M.Cook et al., Environ.Sci.Technol.37, 3864(2003).3.D.A.Ratcliffe, Nature 215, 208(1967).4.G.M.Woodwell, Sci.Am.216, 24(1967).5.B.C.Gladen et al., J.Pediatr.113, 991(1988).6.Y.C.Chen, Y.L.Guo, C.C.Hsu, W.J.Rogan, JAMA 268, 3213(1992).7.M.G.Ikonomou, S.Rayne, R.F.Addison, Environ.Sci.Technol.36, 1886(2002).8.J.P.Giesy, K.Kannan, Environ.Sci.Technol.35, 1339(2001).9.J.A.Arnot, F.A.P.C.Gobas, Environ.Rev.14, 257(2006).10.D.Mackay, Environ.Sci.Technol.16, 274(1982).11.J.P.Connolly, C.J.Pedersen, Environ.Sci.Technol.22, 99(1988).12.F.A.P.C.Gobas, X.Zhang, R.Wells, Environ.Sci.Technol.27, 2855(1993).13.F.A.P.C.Gobas, J.B.Wilcockson, R.W.Ruel, G.D.Haffner, Environ.Sci.Technol.33, 133(1999).14.A.T.Fisk, R.J.Norstrom, C.D.Cymbalisty, D.C.G.Muir, Environ.Toxicol.Chem.17, 951(1998).15.B.C.Kelly, F.A.P.C.Gobas, Environ.Sci.Technol.35, 325(2001).16.B.C.Kelly, F.A.P.C.Gobas, Environ.Sci.Technol.37, 2966(2003).17.J.W.Martin, S.A.Mabury, K.R.Solomon, D.C.G.Muir, Environ.Toxicol.Chem.22, 189(2003).18.G.T.Tomy et al., Environ.Sci.Technol.38, 6475(2004).19.K.Kannan et al., Environ.Sci.Technol.35, 1593(2001).20.Materials and methods are available as supporting material on Science Online.21.“Food web” is defined as the network of organisms and species-specific feeding relationships that control the flow of energy and contaminants in the ecosystems studied.In some cases, we use the term “food chain” to represent the overall transfer of contaminants from primary producers to top predators of a given food web(e.g., marine mammalian food chain: phytoplankton to invertebrate to fish to mammal).22.H.Hop, K.Borga, G.W.Gabrielsen, L.Kleivane, J.U.Skaare, Environ.Sci.Technol.36, 2589(2002).23.A.T.Fisk, K.A.Hobson, R.J.Norstrom, Environ.Sci.Technol.35, 732(2001).24.P.F.Hoekstra et al., Environ.Pollut.124, 509(2003).25.BMFs represent the ratio of lipid equivalent chemical concentrations in an organism and in its prey.26.A.Morck, H.Hakk, U.Orn, E.Klaon Wehler, Drug Metab.Dispos.31, 900(2003).27.H.M.Stapleton, M.Alaee, R.J.Letcher, J.E.Baker, Environ.Sci.Technol.38, 112(2004).28.A.Kierkegaard, L.Balk, U.Tjarnlund, C.A.De Wit, B.Janon, Environ.Sci.Technol.33, 1612(1999).29.F.A.P.C.Gobas, B.C.Kelly, J.A.Arnot, Quant.Struct.-Act.Relat.Comb.Sci.22, 329(2003).30.We thank M.Kwan, S.Sang, B.Doidge, D.Muir, J.Arnot, J.Armitage, M.Fischer, N.Crewe, and M.Gibbs.图1.观测组织残留浓度（相当于纳克·g-1的脂质）和营养水平的关系为PCB153（高KOW高KOA的复合）和β-六氯环己烷（低KOW高KOA的复合），在北极地区的食鱼生物体（A）、地面（B）和海洋哺乳动物（C）食物链。数据代表几何平均值±1SD。
图2.模型预测对抗在加拿大北极地区的陆地和海洋生态系统观察到（相当于纳克·g-1的脂质）各种生物的浓度。观测数据的几何平均值±1SD。黑色实线代表一个理想的模型拟合（1:1预言：观察行）。虚线代表的3倍（灰色虚线）和10的上方和下方的理想选择（黑色虚线）。
图3.等高线图，说明化学的KOW（X轴），化学的KOA（Y轴），并在水中食鱼食物网的食物网放大（Z尺寸，轮廓代表）（A），（B）海洋哺乳动物的食物网，陆地哺乳动物食物链（C）和北极土著人的食物链（D）之间的关系。数据代表化学品浓度的联合倍率（相当于脂质的纳克·g-1），在顶级捕食者的浓度，依据食物网的基础[例如，营养水平的主要生产者光（TL）= 1，北极熊在TL= 5.4]。由〜30,000 KOW--KOA生成，组合在log Kow范围为1到10和log KOA3--12的范围内生成一个矩阵表。这些数据表明化学生物蓄积是Kow与KOA的综合效应。
Table 1.水生无脊椎动物，鱼类，爬行类，两栖类，鸟类，非人哺乳动物和人类对不同分子量的有机化工原料选定的工业化学品的计算的BMF（25）（兆瓦，G·mol-1的），log Kow的，log KOA。假定无代谢转化。如果BMF>1则生物放大作用发生。低KOW-低KOA的化学品没有显示在呼吸水或空气呼吸的生物体，因为有效的呼吸消除空气和水的生物放大。低KOW（log Kow在2至5）高KOA的（log KOA在6至12）化学物质在水呼吸的生物体表现无生物放大作用，但在呼吸空气的生物放大作用的有机体。高KOW-高KOA的化学品的生物放大作用在呼吸的水和空气呼吸的有机体。
