近海生态系统生境复杂多样，具有高初级生产力和生物多样性，是众多海洋生物繁殖、育幼和索饵的重要场所。同时，受陆海相互作用的强烈影响，其承受着来自填海造地、港口航运、水产养殖、海洋捕捞、以及工农业与生活排污等多重人为压力，污染物通过河流输入、大气沉降和直接排放等途径不断汇入，导致其环境敏感性高且生态较为脆弱。多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）作为一类与人类活动密切相关且具有强亲脂性和致癌性的有毒污染物，近海生态系统是其富集、迁移并产生生态毒性效应的重要载体。目前对于环境介质以及生物体中PAHs的污染赋存已有较多研究，但对于其在重要近海渔业生态系统食物网中的生物累积效应、营养级传递行为及其系统性的生态和健康风险评估等尚有待于进一步深入研究。

  本论文以我国重要渔业生物栖息地闽东近海为研究区域、以美国国家环境保护局优先监控的16种PAHs为目标化合物，研究其在环境介质中的污染赋存状况、在生物体内的生物累积特征以及在贝类组织中的分布特异性；基于碳氮稳定同位素分析和营养关系构建以生态功能群为主干的食物网（链），从生物的生态类群、栖息环境、摄食习性、个体大小和营养组成（脂肪含量）、食物链类型，以及PAH单体的化学属性、环境行为与生物利用度等多维度探讨PAHs化合物在食物网（链）上的生物累积效应和营养级传递规律；并关联PAHs在环境—生物体之间的转移富集分析，深入揭示其生物、环境驱动基础；在此基础上，系统评估PAHs的的生态与人体健康风险。研究结果为科学揭示PAHs在近海渔业生态系统食物网中的营养级传递机制提供新见解、证据或理论依据，同时为揭示其环境行为与归宿、加强区域污染防控、生态系统保护、水产食品安全管理和公众健康保障提供科学依据。主要研究内容、结果结论如下：

（1） PAHs在近海海水、生物体中的污染分布、生物累积特征及其来源。海水中PAHs浓度总体处于中等水平（165.2 ~ 349.1 ng L⁻¹），其中以低分子量PAHs为主要组分，而萘（NAP）和菲（PHE）是主要单体化合物；PAHs的空间分布受沿岸居民活动的影响较大，在人类活动密集的福宁湾北部沿岸残留浓度较高；基于特征化合物比值法的源解析发现，海水中的PAHs存在多重污染源，包括石油排放、石油燃烧以及煤和生物质的燃烧。

      在包含浮游动物、甲壳类、头足类以及鱼类共计45个海洋物种的体内，PAHs的脂重（lw）浓度为1419 ~ 8530 ng g⁻¹，以中国毛虾（Acetes chinensis）体内PAHs的浓度最高，以低分子量PAHs为主要组分，而NAP、PHE、芘（PYR）和苊（ACE）是含量最高的单体。不同生物类群中PAHs的脂重浓度存在差异，由高到低依次为浮游动物、甲壳类、头足类、底层鱼类和中上层鱼类；就栖息水层而言，底层鱼类中PAHs的浓度整体上高于中上层鱼类；个体大小对底层鱼类体内PAHs的浓度无显著影响；甲壳类体内PAHs的脂重浓度显著高于鱼类，这与它们的脂肪含量、PAHs代谢速率以及生物转化能力等的差异有关，尤其是PAHs的干重浓度与其脂肪含量显著正相关。

（2） 近海主干食物网（链）构建及PAHs在食物网中的生物累积和营养级传递规律。基于碳氮稳定同位素技术确定45种近海生物的营养级（TL, 2.00 ~ 4.22），依据其营养关系、生态功能等将它们划分为11个生态功能群，构建以浮游动物为初级消费者、大型捕食性鱼类为高级消费者的主干食物网（链）。研究发现，PAHs在食物网中的营养级传递存在生物稀释效应，尤其是∑PAHs以及单体芴（FLU）、PHE、荧蒽（FLT）、PYR、苯并[a]芘（BaP）和苯并[g,h,i]苝（BgP）表现出显著的生物稀释效应，其浓度随营养级的升高而显著降低；∑PAHs的营养级放大因子（TMF）为0.71，所有单体的TMF值为0.59 ~ 0.83，其中3环和4环PAHs的TMF值较低，生物稀释效应更显著，且以PHE最低、生物稀释效应最强。

      PAHs在食物网沿食物链捕食关系的传递也表现出生物稀释效应，∑PAHs以及单体NAP、苊烯（ACY）、PHE和蒽（ANT）在食物网主干食物链上几乎所有的捕食关系中的生物放大因子（BMF）均小于1，生物稀释效应显著；就不同食物链类型而言（中上层、底层食物链），∑PAHs在底层食物链中的生物稀释效率总体上高于中上层食物链；就PAH单体而言，PHE在由初级消费者到顶级捕食者的总BMF值最低，沿食物链传递的生物稀释效率最高。因此，营养级放大因子（TMF）和生物放大因子（BMF）结果同时表明，PAHs在近海食物网中的传递整体上呈稀释效应，单体以PHE的稀释效应最显著。

（3） PAHs在近岸环境中的污染特征和来源、在经济贝类体内的生物累积及其组织差异性。近岸滩涂沉积物中的PAHs浓度（87.2 ~ 179.5 ng g⁻¹ 干重dw）属于低到中等的污染水平，各组分在沉积物中均具有相当的占比，以NAP、PHE、PYR、FLT和苯并[b]荧蒽（BbF）为主要单体；不同滩涂站位之间的PAHs浓度存在空间差异性，PAHs主要来源于燃烧源，如石油产品以及煤和生物质的燃烧。

      贝类生物组织中的PAHs浓度（187.2 ~ 859.2 ng g⁻¹ dw）整体上处于低污染水平，其中内脏组织中的浓度（608.9 ± 95.5 ng g⁻¹ dw）显著高于肌肉组织（249.5 ± 38.9 ng g⁻¹ dw），以低分子量PAHs为主要组分，主要单体为NAP、PYR、ACE、PHE和FLT；其PAHs浓度与脂肪含量显著正相关。滩涂贝类中，PAHs浓度由高到低依次为青蛤（Cyclina sinensis）、泥蚶（Tegillarca granosa）和缢蛏（Sinonovacula constricta）；近岸海水贝类中，PAHs浓度呈现底埋双壳类（菲律宾蛤仔Ruditapes philippinarum） ˃ 固着双壳类（近江牡蛎Ostrea rivularis和厚壳贻贝Mytilus coruscus） ˃ 底层腹足类（脉红螺Rapana venosa和棒锥螺Turritella bacillum）趋势，且底埋双壳类与底层腹足类之间存在显著性差异。整体而言，滩涂贝类体内的PAHs残留水平高于海水贝类，且这种差异在内脏组织中比在肌肉组织中更为显著。

（4） 近海生态系统中PAHs的生态风险和人体健康风险以及区域人群水产品每日安全摄入限量评估。基于风险熵（RQ）、效应区间阈值（ERL/ERM）以及毒性当量法（TEQ_CARC）评估模型的分析结果表明，近岸海水中的PAHs总体存在低至中等的生态风险，以单体NAP、苯并[a]蒽（BaA）和BbF的生态风险水平最高，致癌PAHs可能会对区域水生生物体产生低程度的潜在生态毒性效应；滩涂沉积物中PAHs的生态风险以及毒性风险整体均处于较低水平，对区域生物体以及生态系统产生有害影响的可能性较小。

      基于危害熵（HQ）、危害指数（HI）以及终生致癌风险（ILCR）评估模型的结果表明，研究区域相关地区的人群通过膳食摄入水产品而导致的PAHs暴露处于极低的水平，其中以摄入鱼类导致的PAHs暴露水平最高、头足类最低，引发的非致癌风险可以忽略不计；该区域水产品中PAHs的总致癌效应呈贝类 ˃ 鱼类 ˃ 甲壳类 ˃ 头足类的趋势，且贝类内脏组织中的致癌效应显著高于肌肉组织；人体摄食鱼类和贝类产生的与PAHs相关的潜在致癌风险处于低水平状态，摄食甲壳类和头足类无致癌风险。闽东近海贝类内脏和肌肉组织的每日安全摄入限量评估值分别为607和1573 g wet weight (ww) capita⁻¹，鱼类、甲壳类和头足类分别为6996、9260和9938 g ww capita⁻¹，贝类内脏的安全消费阈值显著低于其他类别水产品，因此，膳食中建议限制贝类内脏的摄入。

第1章 绪论... 1

1.1 多环芳烃概述... 1

1.2 多环芳烃在环境介质和生物体中的累积... 3

1.2.1 海水和沉积物中多环芳烃的污染特征... 3

1.2.2 海水生物体中多环芳烃的生物累积... 4

1.2.3 底栖贝类体内多环芳烃的生物富集... 5

1.3 多环芳烃在海洋食物网中的累积和营养级传递... 6

1.3.1 营养级和食物网... 6

1.3.2 多环芳烃的营养级传递... 7

1.4 多环芳烃的风险评估... 8

1.4.1 生态风险... 8

1.4.2 人体健康风险... 9

1.5 研究意义、研究内容和技术路线... 10

1.5.1 研究目的和意义... 10

1.5.2 研究内容... 11

1.5.3 技术路线... 12

第2章 多环芳烃在近海食物网中的生物累积和营养级传递... 13

2.1 材料与方法... 13

2.1.1 样品采集... 13

2.1.2 仪器与试剂... 14

2.1.3 样品处理与测试分析... 19

2.1.4 质量保证与控制... 19

2.1.5 生物累积因子计算... 20

2.1.6 碳氮稳定同位素测定与食物网（链）构建... 21

2.1.7 营养级放大因子和生物放大因子计算... 21

2.1.8 数据处理与分析... 22

2.2 结果... 22

2.2.1 海水中多环芳烃的含量、化学组成、分布及其来源... 22

2.2.2 生物体内多环芳烃的含量、生物类群分布差异与化学组成... 24

2.2.3 多环芳烃在生物体中的生物累积因子... 28

2.2.4 营养级与食物网结构... 29

2.2.5 多环芳烃沿营养级的传递... 35

2.2.6 多环芳烃沿不同食物链的传递... 36

2.3 讨论... 41

2.3.1 海水中多环芳烃的污染分布特征与来源... 41

2.3.2 生物体中多环芳烃的生物累积特征及其影响因素... 42

2.3.3 多环芳烃在近海食物网中的营养级传递... 45

2.4 小结... 47

第3章 多环芳烃在近岸贝类体内的生物累积及其组织特异性... 59

3.1 材料与方法... 59

3.1.1 样品采集... 59

3.1.2 仪器与试剂... 62

3.1.3 样品处理与分析... 62

3.1.4 质量保证与控制... 62

3.1.5 生物沉积物累积因子... 62

3.1.6 数据处理与分析... 63

3.2 结果... 64

3.2.1 近岸环境中多环芳烃的含量、化学组成、分布及其来源... 64

3.2.2 贝类体内多环芳烃的含量、化学组成及其组织特异性... 65

3.2.3 贝类中多环芳烃分布的种间差异性... 68

3.2.4 多环芳烃在贝类中的生物沉积物累积因子和生物累积因子... 70

3.2.5 多环芳烃在贝类与环境介质之间的分配... 71

3.3 讨论... 72

3.3.1 近岸环境中多环芳烃的污染分布特征与来源... 72

3.3.2 贝类体内多环芳烃的生物组织分布、生物累积特征及其影响因素... 74

3.3.3 多环芳烃在贝类中的生物累积潜能... 76

3.4 小结... 77

第4章 近海生态系统中多环芳烃的生态风险和人体健康风险... 85

4.1 材料与方法... 85

4.1.1 生态风险评估... 85

4.1.2 人体健康风险评估... 88

4.2 结果... 89

4.2.1 多环芳烃的生态风险... 89

4.2.2 多环芳烃的人体健康风险... 90

4.3 讨论... 92

4.3.1 环境中多环芳烃的生态风险... 92

4.3.2 水产品消费中多环芳烃的健康风险... 93

4.4 小结... 94

第5章 总结与展望... 109

5.1 总结... 109

5.2 创新点或特色... 111

5.3 展望... 111

参考文献... 113

致  谢... 125

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果    127