有机磷酸酯阻燃剂(Organophosphate Flame Retardants,OPFRs)是一类常用阻燃剂,广泛应用于多种行业,包括纺织、建材、电子以及化工等。OPFRs多以物理添加而非化学键合的方式应用于材料中,极易从终产品中释放出来进入环境。水体是OPFRs的一个重要汇。通过污水管网,大量的OPFRs被排放到水中。越来越多的研究表明,部分OPFRs(如磷酸三苯酯TPHP、磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯TDCIPP、磷酸三(丁氧基乙基)酯TBOEP等)对鱼类等水生生物具有明显的发育毒性、心脏毒性、神经毒性和内分泌干扰毒性。污染物在生物体内的累积和代谢过程,是评价其毒性效应和生态风险的重要指标。然而国内外关于OPFRs在鱼体中的累积和代谢研究还很少。本研究以斑马鱼等为受试生物调查考察了 7种典型OPFRs(磷酸三丙酯TPRP、磷酸正三丁酯TNBP、TBOEP、磷酸三(2-氯乙基)酯TCEP、TDCIPP、TPHP和磷酸三对甲苯酯p-TCP)在斑马鱼体内的累积、分布、净化和生物代谢转化过程。并采用模型拟合、理论计算和分子对接,探究不同结构OPFRs在鱼体中的累积和代谢转化机制。主要研究内容和结果如下:(1)结合超声萃取、凝胶渗透色谱仪、固相萃取小柱、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和液相色谱-质谱联用仪(LC-MS/MS和LC-Q-TOF MS),建立了生物体内有机磷酸酯阻燃剂及其代谢产物的分析方法。(2)通过水相暴露,测定了 7种不同结构的OPFRs在斑马鱼不同组织(脑、肠、腮、肝、卵和肌肉)中的差异富集过程。结果表明相对于其他OPFRs,芳基OPFRs(TPHP和p-TCP)趋向于富集于腮和肠中;烷基(TPRP和TNBP)、烷氧基(TBOEP)和短链氯代烷基(TCEP)OPFRs趋向于富集于卵、脑、肝和肌肉组织;而多氯代(TDCIPP)OPFRs更趋向于累积在肌肉中。TDCIPP、TPHP和p-TCP在卵中的富集量较高,且半衰期长,表明这三种OPFRs有累积于斑马鱼卵中传递到下一代的趋势。通过OPFRs的logKow或鱼组织脂肪含量对生物富集系数作图,发现随着logKow或者组织脂肪含量的增加,OPFRs的富集系数逐渐增加。TPHP和p-TCP的脂肪标化富集系数(BCFlw)最高能达到5474和8909,表明这两种OPFRs从脂肪重量角度评价,具有较大的生物富集潜力。通过测试这7种OPFRs磷酸二酯代谢产物,并运用鱼体生理基础的代谢动力学模型(PBTK模型)发现代谢过程使得TDCIPP、TPHP和TNBP在斑马鱼肝脏中的累积量分别减少了 42.3%、13.7%和3.4%左右,表明代谢过程对OPFRs在斑马鱼体内的富集过程具有重要影响。而扣除代谢影响后剩下的累积量,分别占TDCIPP、TPHP和TNBP在斑马鱼肝脏中的57.7%、86.3%和96.6%,反过来表明,OPFRs在水体和鱼体间的分配作用仍然占富集过程的主导地位。(3)利用高分辨LC-Q-TOF MS筛选了斑马鱼肝脏中OPFRs的代谢产物。共检测出20种代谢产物,分别包括水解二酯产物、羟基化二酯产物、羟基化产物和葡萄糖醛酸结合产物。基于代谢产物提出了 OPFRs在斑马鱼肝脏中的代谢路径,并用分子前线轨道理论解释了代谢的分子基础。分析代谢产物在斑马鱼组织中的分布,发现肝脏和肠道是OPFRs代谢的重要器官,脑、卵和肌肉可能不能代谢OPFRs。水体中检测到的大量二酯和羟基化二酯产物表明,代谢产生的大量二酯和羟基化二酯产物易于排放到水体中,其潜在的环境效应值得我们关注。(4)研究了鱼体肝脏或脑中重要代谢酶活性(包括CYP450酶(ECOD表征)、羧酸酯酶(CESE)、谷胱甘肽转移酶(GST)、乙酰胆碱酯酶(ACHE)和可能存在的磷酸三酯酶(PTE)),随7种OPFRs暴露后的响应变化。结果发现7种OPFRs在设计暴露浓度下对PTE酶活性没有显著影响。但是TPHP和p-TCP对CESE从第3天开始表现出持续的显著性抑制。同源模建和分子对接结果表明,抑制作用可能是TPHP或p-TCP与CESE的Tyr 407(酪氨酸)的疏水相互作用、Glu 404(谷氨酸)的静电相互作用和Arg 371(精氨酸)的氢键相互作用造成。本研究揭示OPFRs在鱼体中的富集、分布和代谢过程及其作用机制,为研究OPFRs在鱼体中的毒性效应提供了数据支持。