约翰·切特拉特（John Chételat）| 斯韦特兰娜·多尔戈娃（Svetlana Dolgova）| 克雷格·赫伯特（Craig Hebert）| 菲利普·J·托马斯（Philippe J. Thomas）| 托尔·哈尔多森（Thor Halldorson）| 伊费奥卢瓦·G·伊多武（Ifeoluwa G. Idowu）| 谢霞（Zhe Xia）| 格雷格·T·托米（Gregg T. Tomy）
加拿大环境与气候变化部，国家野生动物研究中心，渥太华，安大略省，K1S 5B6，加拿大
**摘要**
本研究调查了来自阿萨巴斯卡油砂地区（阿尔伯塔省，加拿大）接收环境中的鸥类和燕鸥蛋中的多环芳烃（PACs）含量。天然露头中的沥青和工业排放的PACs通过阿萨巴斯卡河流入和平-阿萨巴斯卡三角洲和阿萨巴斯卡湖。在两个下游暴露地点以及一个参考湖泊中，测量了里海燕鸥（Caspian Tern，n = 111）、普通燕鸥（Common Tern，n = 53）和环嘴鸥（Ring-billed Gull，n = 40）的蛋中的PACs及其烷基化衍生物。总体而言，里海燕鸥蛋中的PACs浓度（47种化合物的总和）比环嘴鸥（32.6 ± 28.2 ng/g湿重）和普通燕鸥（6.8 ± 5.8 ng/g湿重）高出1-2个数量级。环嘴鸥在暴露地点和参考地点的蛋中PACs浓度相当。所有三种鸟类的蛋中主要含有低分子量和高分子量的烷基化化合物，而里海燕鸥的蛋中还含有烷基化二苯并噻吩。里海燕鸥蛋中的PACs浓度在2009年至2022年间存在显著波动，年均浓度范围为200.9 ± 263.3 ng/g湿重。碳稳定同位素部分解释了这种年度变化，表明饮食或特定栖息地的食物来源可能影响了里海燕鸥对PACs的暴露。蛋中PACs的组成（尤其是二苯并噻吩的检测结果）表明里海燕鸥的PACs来源于岩石过程，而普通燕鸥和环嘴鸥的PACs可能来源于热解过程或混合来源。未来需要进一步研究以确定里海燕鸥蛋中较高PACs负担的来源、驱动因素及其毒理学风险。
**引言**
关于野生鸟类蛋中多环芳烃（PACs）负担的信息有限（Kuo等人，2022年）。已有研究报道了欧洲（Huber等人，2015年；Pereira等人，2009年；Power等人，2021年；Shore等人，1999年；Vidal等人，2011年；Zuberogoitia等人，2006年）、加拿大北部（Hebert等人，2011年；Liebzeit等人，2026年）、墨西哥（Vallarino和Osten，2017年）、伊朗（Bayat等人，2020年）、俄罗斯（Lebedev等人，1998年）和韩国（Chung等人，2022年）的群居水鸟、海鸟或猛禽蛋中的PACs浓度。在美国，研究人员还研究了受农业、城市和工业发展影响的河流沿岸树燕（Tachycineta bicolor）蛋中的PACs浓度（Custer等人，2020年）。其中一些研究还考察了在石油泄漏附近繁殖的鸟类（Vallarino和Osten，2017年；Vidal等人，2011年；Zuberogoitia等人，2006年）。以往研究在分析的化合物种类和数量、鸟类物种及其繁殖栖息地以及人类活动对当地环境的影响程度方面存在差异。此外，越来越多的共识认为，为了进行环境监测，需要测量更广泛的化合物，包括烷基化和杂环PACs（Andersson和Achten，2015年）。
**毒理学研究**
研究表明，PACs暴露会导致鸟类胚胎死亡和功能受损，包括发育异常和代谢改变（Brandenburg和Head，2018年；Brunström等人，1991年；Crump等人，2021年；Fernie等人，2018年；Goodchild等人，2020年；Westman等人，2013年）。羽毛被石油产品污染的繁殖鸟类在孵卵期间会通过物理接触将碳氢化合物传递给蛋（King等人，2021年）。母体向蛋中转移PACs也是另一种主要暴露途径（Fournier等人，2010年；King等人，2021年）。早期关于石油泄漏的研究发现，即使是非常少量的石油（微升级）涂抹在鸟蛋表面也会渗入蛋壳并导致死亡（Leighton，1993年）。最近的研究表明，风化的原油和稀释的沥青可能比新鲜原油对鸟类胚胎的毒性较低（Finch等人，2011年；King等人，2022年；Wallace等人，2025年）。对鸟蛋的实验室剂量研究为某些PACs的急性毒性提供了参考标准（Brunström等人，1991年；Franci等人，2018年）。碳氢化合物暴露的生物标志物，如乙氧基间苯三酚-O-脱乙基酶（EROD）活性和细胞色素P450 1A蛋白（CYP1A），对于评估鸟类胚胎的毒理学效应和风险评估非常有用（Brandenburg和Head，2018年；Head等人，2015年；Wallace等人，2025年）。已有研究表明，PACs暴露会影响种群水平，例如在受污染的挪威峡湾中，PACs暴露降低了海鸭的繁殖成功率（Bustnes，2013年）。
**阿萨巴斯卡油砂地区**
加拿大阿尔伯塔省北部的阿萨巴斯卡油砂地区拥有丰富的沥青资源，2024年的日原油产量为172万桶（阿尔伯塔能源监管机构，2025年）。截至2022年，该地区的油砂开采面积已超过1000平方公里（CAPP，2022年），阿萨巴斯卡河直接流经含有开采沥青的麦克默里地层（图1）。长期以来，人们一直担心油砂开采对环境的影响，包括PACs向接收环境的排放（Kelly等人，2010年）。在过去十年中，油砂监测项目研究了雪中的PACs（Chibwe等人，2019年；Manzano等人，2016年）、支流地表水（Hill等人，2025年）和阿萨巴斯卡河（Lévesque等人，2023年）、采矿作业附近的湿地（Mundy等人，2019年）、鱼类（Evans等人，2019年）、河獭（Lontra canadensis）（Thomas等人，2021年）以及有限程度的鸟类（Hebert等人，2011年）中的PACs含量。然而，关于阿萨巴斯卡河下游接收水域（特别是生态敏感的和平-阿萨巴斯卡三角洲和阿萨巴斯卡湖西部）中野生动物的PACs暴露情况的公开信息仍然有限。和平-阿萨巴斯卡三角洲和阿萨巴斯卡湖西部的沉积物显示出岩石来源的PACs积累证据，这些PACs可能来自工业排放或自然过程，如沥青露头的侵蚀（Evans等人，2016年；Jautzy等人，2015b，2015a；Thomas等人，2022年）。
**数据收集与分析方法**
2009年启动了一项针对群居水鸟蛋的长期监测计划，旨在研究阿尔伯塔省北部阿萨巴斯卡河下游接收环境中鸥类和燕鸥的污染物暴露情况。阿萨巴斯卡河流经159,000平方公里的北方北方森林和湿地（Afrin等人，2019年），最终流入和平-阿萨巴斯卡三角洲和阿萨巴斯卡湖西部（图1）。在其下游，阿萨巴斯卡河流经麦克默里地层，该地区数十年来一直在进行大规模的油砂开采。在2009年至2022年间，每年6月，研究人员从两个主要繁殖地点收集鸥类和燕鸥的蛋进行污染物分析：和平-阿萨巴斯卡三角洲的Mamawi湖（58.60333 N，-111.44737 W）和阿萨巴斯卡湖西部的Egg Island（58.98166 N，-110.43972 W）（Hebert，2019年）。在某些年份，还在阿尔伯塔省、萨斯喀彻温省和西北地区采集了其他地点的鸥类蛋，以进行更广泛研究区域内的汞负担空间分析（Dolgova等人，2018年）。
对于这项PACs负担的研究，选择了群居水鸟监测计划中保存的样本，以分析鸥类和燕鸥蛋的空间和时间变化趋势。这些存档样本储存在-40°C的条件下，保存在加拿大渥太华的国家野生动物研究中心（Environment and Climate Change Canada）。研究了2009年至2022年间在阿萨巴斯卡湖Egg Island繁殖的里海燕鸥（Hydroprogne caspia）蛋（10年，每年7-24个样本）以及Mamawi Lake繁殖的普通燕鸥（Sterna hirundo）蛋（6年，每年3-9个样本）中的PACs负担年度变化。为了评估空间和物种间的差异，还研究了Mamawi Lake和位于油砂作业以东约100公里的萨斯喀彻温省Preston Lake（57.421182 N，-109.152592 W）的环嘴鸥（Larus delawarensis）蛋（2014年和2016年各10个样本）。最后，还分析了阿萨巴斯卡湖Egg Island的普通燕鸥蛋（2014年、2016年和2021年的样本，每年5-9个样本），以与Mamawi Lake的普通燕鸥蛋中的PACs负担进行比较。
**实验室分析**
鸥类和燕鸥蛋中PACs的分析在曼尼托巴大学（温尼伯，加拿大）的石油与天然气研究与发展中心（COGRAD）进行。2020年秋季至2024年冬季期间，共分析了204个去壳的蛋样本，检测了多种PACs：6种低分子量（LMW）化合物（2-3个环）、10种高分子量（HMW）化合物（4-6个环）、LMW和HMW化合物的烷基化衍生物（n = 16和n = 10），以及含硫的二苯并噻吩及其烷基化衍生物（n = 4）。蛋中分析的47种化合物的完整列表见补充信息（表S1）。分析方法的详细描述见Idowu等人（2018年）。简要来说，将5克湿重的蛋匀浆物与硅藻土混合，装入加速溶剂萃取（ASE）细胞中，加入16个氘标记的PAC内标物，然后加入预烘烤至600°C的渥太华沙。随后使用二氯甲烷（DCM）在Idowu等人（2018年）规定的条件下提取化合物。2024年分析的最后一批样本（n = 53）使用Xia等人（2023年）验证的微珠搅拌法提取。两种提取方法在准确性和重复性方面没有显著差异（Xia等人，2023年）。取200-500 μL的最终提取物体积，通过重量法测定脂质含量。然后使用自动凝胶渗透色谱法去除提取物中的脂质，再通过硅胶-铝柱色谱法进行最终净化（Idowu等人，2018年）。含有PACs的组分用DCM/己烷（1:1 v/v）洗脱，浓缩后储存在4°C的玻璃安瓿瓶中待分析。分析使用的是安捷伦7890气相色谱仪（GC）与三重四极杆安捷伦7000C质谱仪（MS）（配备电子电离源）。1 μL的样本提取物被注入，使用氦气作为载气。GC-MS/MS的操作条件详细信息见Idowu等人（2018年）和Xia等人（2023年）的研究。从认证标准品中回收的16种母体化合物的平均回收率为87.6 ± 15.1%（范围 = 56.0 – 128.7%）（每种化合物n = 12）。母体化合物的重复性平均为10.6 ± 6.3%（范围 = 0 – 32.6%）（每种化合物n = 12）。每16个样本都会进行程序空白和基质空白实验。各化合物的检测限和检测百分比见补充表S1。
为了评估潜在的饮食对多环芳烃（PAC）负担的影响，在加拿大渥太华大学的Jan Veizer稳定同位素实验室测量了鸡蛋样本中的碳和氮稳定同位素比值。将干燥均质的鸡蛋和标准品样品称重后装入锡胶囊中，并在连接到Thermo Delta Advantage同位素比质谱仪的Vario EL Cube元素分析仪中燃烧。δ13C和δ15N的结果以相对于维也纳PeeDee贝lemnite和AIR标准的千分比（‰）表示。每10个样本会分析一个重复样本和一个内标样本，质量控制结果在0.2‰以内。
在收集鸡蛋后进行初步实验室处理时，估计了每个胚胎的发育阶段。这些信息有助于评估胚胎发育阶段对鸡蛋中PAC负担的潜在影响，因为化合物可能会发生代谢分解（Fournier等人，2010年）。胚胎发育是根据火鸡胚胎的已知序列来估计的：第1阶段没有可见的发育，第23阶段时卵黄囊完全被吸收到体内。关键的发育里程碑包括第3阶段出现胚胎组织和血管，第5-12阶段眼睛、头部和肢体芽的发育，第13阶段首次出现羽毛毛囊，以及第20阶段的最终生长。需要注意的是，只有109个鸡蛋（204个鸡蛋中的53%）的胚胎发育阶段得到了确定。
数据分析
PAC的浓度以ng/g湿重（ww）为基础进行检测，未进行脂质标准化处理，因为鸡蛋中的脂质含量普遍一致且与PAC浓度无关（见补充表S3–S5）。为了与其他已发表的研究结果进行比较，补充表S2提供了脂质标准化后的浓度。评估了两种处理数据集中未检测到值的方法：用零值替换或用化合物检测限的一半值替换（Antweiler和Taylor，2008年）。由于两种替换方法得出的结果和趋势相似，因此未检测到的值被赋值为零。为了便于比较，将化合物浓度分为几类：母体低分子量（LMW）化合物、烷基化LMW化合物、母体高分子量（HMW）化合物、烷基化HMW化合物、DBT和烷基化DBT（各类别中的化合物列在补充表S1中）。鸡蛋中PAC的总浓度是所有47种测量化合物的总和（Σ47PAC）。还提供了16种优先EPA化合物的总浓度（ΣEPA16），以便与其他研究进行比较（Wise等人，2015年）。
统计分析使用R程序（版本4.4.2，The R Foundation for Statistical Computing，https://www.r-project.org/）进行。在统计测试之前，浓度数据进行了对数转换或log(X+0.01)转换（当变量有零值时）。使用“vegan”包对海鸥和燕鸥蛋中的47种测量化合物进行了主成分分析（PCA），以识别三种物种之间的主要差异。由于数据集中存在零值，使用Hellinger方法对数据进行了PCA转换。使用“lmertest”包测试了一般线性模型，包括单因素和双因素方差分析（ANOVA）。使用“emmeans”包进行了Tukey方法的后验成对比较，使用“partR2”计算模型中显著变量的偏r2值。由于不同PAC类别的浓度之间存在相关性，建模以总（Σ47PAC）浓度作为主要响应变量。线性混合效应模型测试了脂质含量和饮食（使用同位素示踪剂δ13C、δ15N）对海鸥和燕鸥蛋中Σ47PAC浓度的影响，其中位置是一个随机变量，以解释暴露的地点差异。同样，一般线性模型测试了脂质含量、饮食和阿萨巴斯卡河流量对卡普西亚燕鸥蛋中Σ47PAC浓度年际变化的影响（2009年至2022年）。阿萨巴斯卡河流量在不同时间段进行了考察：繁殖前（5月）、繁殖期间（6月）以及收集鸡蛋前一年的6月。先前的研究表明，收集鸡蛋前一年的6月河流流量对阿萨巴斯卡湖中污染物的生物积累有显著影响（Hebert，2019年）。流量数据（月平均值，m3/s）来自加拿大水资源调查局（2025年）的07DA001站点（麦克默里堡下游的阿萨巴斯卡河）。线性混合效应模型用于评估胚胎发育对Σ47PAC浓度的影响。胚胎发育被视为一个分类变量，未发育的鸡蛋（第1-3阶段）为一个状态，发育中的鸡蛋（第4-23阶段）为另一个状态。由于第2和第3阶段的相似性和发育有限，这两个阶段被包括在未发育类别中。第一个模型将脂质含量和胚胎发育阶段作为固定因素，物种作为随机变量。第二个模型仅针对卡普西亚燕鸥的数据进行了测试；脂质含量和胚胎发育阶段是固定因素，收集年份是随机变量。
化学成分方面，比较了不同来源和鸡蛋中个别PAC的百分比组成。来自岩源（未加工的油砂、稀释的沥青）的数据来自Yang等人（2011年），而来自热源（阿尔伯塔省北部森林野火的灰烬）的数据来自Cooke等人（2022年）。灰烬数据是通过使用Webplotdigitizer版本5.2（Rohatgi，A.，https://automeris.io）数字化图表获得的。来源和鸡蛋的百分比组成是使用所有基质中测量的化合物（34种母体和烷基化化合物）的浓度总和计算得出的。
结果
三种群居水鸟物种在研究区域繁殖的鸡蛋中PAC的浓度有所不同（表1，图2）。平均而言，卡普西亚燕鸥蛋的Σ47PAC浓度（215.9 ng/g ww）比环嘴鸥（32.6 ng/g ww）和普通燕鸥（6.8 ng/g ww）高出一个到两个数量级（单因素ANOVA，F = 78.9，Tukey p < 0.001，n = 204）。ΣEPA16优先化合物在不同物种之间的差异也具有类似的模式，卡普西亚燕鸥蛋中的平均浓度最高（46.5 ng/g ww），而环嘴鸥（9.1 ng/g ww）和普通燕鸥（0.9 ng/g ww）较低（单因素ANOVA，F = 71.1，Tukey p < 0.001，n = 204）（表1）。鸡蛋的脂质含量变化不大，各物种的平均值为8.4-9.0%。脂质标准化后的浓度显示出相似的模式，这些数据总结在补充表S2中。
表1. 不同物种和化合物类别的鸡蛋中PAC浓度（ng/g ww）的平均值（± 1标准差）和范围（括号内）。
| PAC类别 | 卡普西亚燕鸥（n = 111） | 普通燕鸥（n = 53） | 环嘴鸥（n = 40） |
| --- | --- | --- | --- |
| Σ母体LMW | 10.5 ± 11.4 (nd – 69.9) | 0.9 ± 1.5 (nd – 6.4) | 5.5 ± 9.2 (nd – 57.0) |
| Σ烷基化LMW | 25.2 ± 36.7 (0.2 – 322.0) | 1.9 ± 3.2 (nd – 14.0) | 16.4 ± 16.3 (1.9 – 67.9) |
| Σ母体HMW | 36.0 ± 45.1 (nd – 241.0) | 0.1 ± 0.4 (0 – 2.7) | 3.6 ± 13.4 (nd – 62.4) |
| Σ烷基化HMW | 60.9 ± 78.6 (0.8 – 492.3) | 3.8 ± 2.7 (0.8 – 14.5) | 6.6 ± 6.5 (nd – 24.4) |
| DBT | 0.8 ± 1.2 (nd – 7.1) | nd (全部nd) | 0.1 ± 0.5 (nd – 3.1) |
| Σ烷基化DBT | 82.5 ± 120.1 (nd – 759.9) | 0.1 ± 0.2 (nd – 0.6) | 0.3 ± 0.4 (nd – 2.3) |
| Σ47PAC | 215.9 ± 263.3 (1.3 – 1717.2) | 6.8 ± 5.8 (1.2 – 25.3) | 32.6 ± 28.2 (4.4 – 144.3) |
| ΣEPA16 | 46.5 ± 54.4 (nd – 280.8) | 0.9 ± 1.7 (nd – 7.1) | 9.1 ± 20.8 (0.3 – 119.4) |
| nd = 未检测到 |
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图2. 卡普西亚燕鸥（n = 111）、环嘴鸥（n = 40）和普通燕鸥（n = 53）鸡蛋中Σ47PAC的平均浓度以及母体和烷基化低分子量（LMW）、高分子量（HMW）和二苯并噻吩（DBT）化合物对总负担的贡献。注意，鸡蛋中的DBT浓度非常低，在堆叠条形图中用较粗的黑线表示。
在每个化学类别中，烷基化化合物的浓度都高于母体化合物（表1，图2）。对于每种鸟类，Σ烷基化LMW化合物的浓度高于Σ母体LMW化合物（双因素ANOVA，F=61.7，Tukey p ≤ 0.011，n = 204），Σ烷基化HMW化合物的浓度也高于Σ母体HMW化合物（双因素ANOVA，F = 97.7，Tukey p < 0.001，n = 204）。同样，每种物种中Σ烷基化DBT的浓度也高于母体化合物（表1）。普通燕鸥是唯一一种在任何鸡蛋中均未检测到母体化合物DBT的物种。最值得注意的是，烷基化DBT在卡普西亚燕鸥蛋中非常突出，平均贡献了26.0 ± 18.5%的Σ47PAC浓度，而在环嘴鸥蛋中为1.6 ± 1.9%，在普通燕鸥蛋中为1.8 ± 2.3%（图2）。
环嘴鸥和普通燕鸥鸡蛋中PAC浓度的空间和时间模式几乎没有变化，这些样本来自研究区域的两个不同繁殖地点（图3）。卡普西亚燕鸥鸡蛋的数据仅来自阿萨巴斯卡湖的一个地点。环嘴鸥蛋的Σ47PAC浓度在Mamawi湖（37.9 ± 35.4 ng/g ww）和Preston湖（27.3 ± 17.9 ng/g ww）相似。两个地点的鸡蛋主要由烷基化LMW和HMW化合物组成。需要注意的是，环嘴鸥鸡蛋是在同一年份（2014年和2016年）从两个地点收集的，而Preston湖被认为是阿萨巴斯卡河流域外的参考地点。对于普通燕鸥鸡蛋，Mamawi湖（5.0 ± 2.8 ng/g ww）和阿萨巴斯卡湖（9.9 ± 8.2 ng/g ww）的Σ47PAC浓度相似。阿萨巴斯卡湖的普通燕鸥鸡蛋主要由烷基化LMW和HMW化合物组成，而Mamawi湖的鸡蛋主要由烷基化HMW化合物组成（图3）。对于普通燕鸥，2016年在两个地点都收集了鸡蛋，2014年和2021年在阿萨巴斯卡湖也进行了额外收集，而在Mamawi湖则在2012年、2013年、2015年、2017年和2019年进行了收集。
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图3. Mamawi湖（n = 20）和Preston湖（n = 20）的环嘴鸥以及Mamawi湖（n = 34）和阿萨巴斯卡湖（n = 19）的普通燕鸥鸡蛋中Σ47PAC浓度的平均值和组成比较。
卡普西亚燕鸥湖和Mamawi湖的普通燕鸥鸡蛋的年际变化模式相反（图4）。对于普通燕鸥，2012年至2019年的8年期间，Σ47PAC浓度一直较低，每年范围为3.7-5.8 ng/g ww（单因素ANOVA，F = 0.54，p = 0.75，n = 34）。这些鸡蛋的PAC组成也每年相似，以烷基化HMW化合物为主。相比之下，卡普西亚燕鸥鸡蛋的Σ47PAC浓度年际变化较大，在14年期间范围为2.0 – 661.3 ng/g（单因素ANOVA，F = 131.1，p < 0.001，n = 111）。年际平均Σ47PAC浓度的成对比较见补充图S1。在这五年中，有五年的平均Σ47PAC浓度> 150 ng/g，烷基化DBT占总量的很大一部分（13.5-45.6%）。在这些高浓度年份，烷基化和母体HMW化合物也是卡普西亚燕鸥鸡蛋中的重要化学类别。
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图4. 阿萨巴斯卡湖的卡普西亚燕鸥鸡蛋和Mamawi湖的普通燕鸥鸡蛋的Σ47PAC浓度和组成的年际变化。注意两个面板之间的浓度有两个数量级的差异。对于2022年收集的里海燕鸥蛋，平均浓度（2.02 ng/g ww）太低，无法在图表中显示。对于里海燕鸥，条形图表示每年10枚蛋的平均值（2018年为n = 24枚，2019年为n = 7枚）。对于普通燕鸥，条形图表示每年3-9枚蛋的平均值。
生态和生物学因素对PAC浓度的影响
物种间Σ47PAC浓度的差异与觅食栖息地有关，但与营养级或蛋脂质含量无关。线性混合效应模型显示，蛋的δ13C是一个高度显著的解释变量（部分r2 = 0.17，p < 0.001，n = 202），而在将位置作为随机变量考虑后，蛋的δ15N和蛋脂质含量则不显著（p > 0.05）（补充表S3）。发现蛋的δ13C与Σ47PAC呈正相关，表明δ13C值较高的蛋中PAC浓度也较高。鸟蛋的δ13C值范围广泛，从-34.0到-21.8 ‰不等，这表明不同鸟类的觅食栖息地（碳源）存在很大差异，尽管各物种的平均值相似（环嘴鸥：-27.3 ± 0.3‰，普通燕鸥：-28.5 ± 0.3 ‰，里海燕鸥：-27.9 ± 0.2 ‰）。鸟蛋的δ15N值也范围广泛，从5.7到14.5 ‰不等。环嘴鸥的δ15N值（8.6 ± 0.1‰）显著低于普通燕鸥（10.8 ± 0.1 ‰）和里海燕鸥（11.1 ± 0.1 ‰）（Tukey’s p < 0.001）。
里海燕鸥蛋中Σ47PAC浓度的年际变化与繁殖雌鸟的觅食栖息地有关，而与阿萨巴斯卡河的排放量无关。一般线性模型显示，蛋的δ13C是一个高度显著的解释变量（部分r2 = 0.30，p < 0.001，n = 111），而蛋的δ15N、蛋脂质含量和阿萨巴斯卡河的月平均排放量则不是显著的解释变量（p > 0.05）（补充表S4）。与上述线性混合效应模型类似，发现蛋的δ13C与Σ47PAC呈正相关。大多数年份的蛋δ13C平均值相似，范围从-27.9到-26.4 ‰，但在2014年和2022年观察到了更负的值（-30.0 ‰和-32.6 ‰）（见补充图S2）。值得注意的是，2014年和2022年是里海燕鸥蛋浓度最低的两年（图4）。测试了不同时间段的月平均排放量：繁殖前（5月）、繁殖期间（6月）以及采蛋前一年的6月，但这些排放量指标均不显著。该模型还使用了里海燕鸥蛋中的烷基化DBT浓度作为响应变量，因为高排放量会侵蚀阿萨巴斯卡河及其支流上的天然沥青露头。阿萨巴斯卡河6月的排放量与蛋中的烷基化DBT浓度呈负相关，尽管这种关系较弱（部分r2 = 0.04，p = 0.010），并且与高排放量会导致下游PAC暴露增加的假设不符。
基于两个线性混合效应模型，总PAC浓度受到蛋发育的影响（补充表S5）。首先，一个将脂质含量和胚胎发育阶段作为固定效应、物种作为随机变量的模型表明，未发育的蛋胚胎（阶段1-3）的Σ47PAC浓度显著高于发育中的胚胎（阶段4-23）（F = 14.8，p < 0.001，n = 109）。平均而言，未发育的胚胎（26.7 ± 28.2 ng/g ww）的浓度比发育中的胚胎（9.5 ± 10.0 ng/g ww）高约17 ng/g ww。然而，这一估计可能受到不平衡设计的影响，以及里海燕鸥蛋相对于其他两种物种的较高浓度的影响。第二个模型仅使用里海燕鸥蛋的数据，并将采样年份设为随机变量。该模型同样显示，未发育的蛋胚胎（阶段1-3）的Σ47PAC浓度显著高于发育中的胚胎（阶段4-23）（F = 5.5，p = 0.023，n = 59）。平均而言，未发育的胚胎（43.7 ± 57.5 ng/g ww）的浓度比发育中的胚胎（30.9 ± 40.9 ng/g ww）高约13 ng/g ww。
PACs的潜在来源
每种鸟类的蛋具有不同的PACs谱型，表明它们暴露于不同的来源（图5）。PCA分析显示，蛋的化学成分沿几种关键化合物的梯度在不同物种间有所分离。芘、烷基化二苯并噻吩（C2-C4）、烷基化芘和C2苯并[a]芘是里海燕鸥蛋中的主要成分。C2芴和C1苯并[a]芘是普通燕鸥蛋中的主要成分，而萘和烷基化萘（C1-C3）是环嘴鸥蛋中的主要成分。虽然物种间存在平均差异（PCA双图中的椭圆重叠较少），但一些里海燕鸥蛋的化学成分与环嘴鸥和普通燕鸥蛋相似，后两者之间也有一定重叠（图5）。
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图5. 里海燕鸥（CATE）、普通燕鸥（COTE）和环嘴鸥（RBGU）蛋中47种PACs浓度的主成分分析双图。虚线椭圆表示每个物种质心的1个标准差。请注意，图中仅标记了负荷较大的化学物质。缩写：BaP = 苯并[a]芘，C = 芴，DBT = 二苯并噻吩，F = 萤，FL = 萤蒽，N = 萘，P = 菲蒽，PY = 芘。缩写后的数字表示烷基化程度。
里海燕鸥蛋中的PACs化学谱型与未加工油砂和稀释沥青的已发表数据相似，而环嘴鸥和普通燕鸥蛋的化学谱型更接近野火灰烬的已发表数据（图6）。一个关键的诊断指标是油砂、稀释沥青和里海燕鸥蛋中烷基化二苯并噻吩的高百分比贡献，而在野火灰烬和环嘴鸥及普通燕鸥蛋中几乎不存在。里海燕鸥蛋还含有烷基化菲蒽、萤和芴，尽管它们的相对丰度低于油砂和沥青。烷基化芴在普通燕鸥和环嘴鸥蛋中较为突出，这些化合物在油砂和稀释沥青中的比例也高于野火灰烬。这表明这些鸟类可能暴露于多种PACs来源的混合物中。里海燕鸥蛋中萤蒽和芘的高比例贡献表明存在其他PACs来源。尽管未包括在谱型中，但大多数样本中未检测到retene（生物质燃烧的指标），即使检测到，其浓度也很低（通常< 1 ng/g ww，环嘴鸥蛋中的最大值为15.8 ng/g ww）。
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图6. 未加工油砂、稀释沥青（数据来自Yang等人2011年）和野火灰烬（Cooke等人2022年）中的PACs谱型与里海燕鸥、普通燕鸥和环嘴鸥蛋中的PACs谱型的比较。单个条形图表示对总浓度的平均百分比贡献。缩写：AC = 芴并[蒽]，AN = 芴并[烯]，A = 花蒽，BaA = 苯并[a]蒽，BaP = 苯并[a]芘，BbFL = 苯并[b]萤蒽，BkFL = 苯并[k]萤蒽，BP = 苯并[ghi]芘，C = 芴，DA = 二苯并[ah]蒽，DBT = 二苯并噻吩，F = 萤，FL = 萤蒽，IP = 苯并[1,2,3-c,d]芘，N = 萘，P = 菲蒽，PY = 芘。缩写后的数字表示烷基化程度。请注意，由于油砂和沥青的源数据中未测量某些化合物，因此未在图中绘制。
讨论
鸟蛋中的PAC负担
与本研究中的其他鸟类和地点相比，阿萨巴斯卡湖里的海燕鸥蛋中的PACs浓度较高。里海燕鸥蛋的平均Σ47PAC浓度比同一繁殖地的普通燕鸥蛋和和平-阿萨巴斯卡三角洲的Mamawi湖中的普通燕鸥蛋高出两个数量级。同样，里海燕鸥蛋的Σ47PAC浓度也比Mamawi湖和阿萨巴斯卡河流域外的Preston湖中的环嘴鸥蛋高出一个数量级。显然，里海燕鸥在研究区域内暴露于PACs的程度更高。
将鸥类和燕鸥蛋中的PACs浓度与其他研究中报告的鸟类蛋负担进行了比较。由于报告单位（湿重、干重、脂质重量）的不同以及测量化合物的数量和类型的差异，比较不同研究中的浓度可能具有挑战性。在本研究中，ΣEPA16优先化合物的平均浓度（里海燕鸥：46.5 ng/g ww，环嘴鸥：9.1 ng/g ww）高于爱尔兰的海鸟（范围：1.0 – 2.1 ng/g ww）（Power等人，2021年）、英国的捕食性鸟类（2.0 – 4.3 ng/g ww）（Pereira等人，2009年）和挪威的海鸟（未检出 – 7.6 ng/g ww）（Huber等人，2015年）。本研究中普通燕鸥蛋的平均浓度（0.91 ng/g ww）低于其他两种物种。在西班牙一个油泄漏现场附近收集的游隼（Falco peregrinus）蛋的ΣEPA16浓度为21.2 – 461.1 ng/g ww（Zuberogoitia等人，2006年），这与本研究中观察到的里海燕鸥的浓度范围相当（未检出 – 280.79 ng/g ww）。当基于脂质重量比较物种的平均Σ47PAC化合物浓度时，本研究中蛋中的浓度（86.4 – 2359.2 ng/g lw）远高于偏远高北极地区两种海鸟的平均Σ48PAC浓度（38.0 – 43.9 ng/g lw）（Liebzeit等人，2026年）。总体而言，这些比较表明里海燕鸥蛋的浓度高于本研究中的其他物种或偏远地区海鸟蛋的浓度，且与受人类影响的地区鸟类蛋的浓度相似（Custer等人，2020年；Zuberogoitia等人，2006年）。
与PAC负担相关的毒性风险
由于关于蛋负担的数据有限，以及生物因素（如物种特异性敏感性）和复杂化学混合物的影响，评估PAC暴露对鸟类胚胎的毒性风险较为复杂（Hodson等人，2020年；King等人，2021年；Wallace等人，2020年）。此外，由于PACs的快速代谢分解，野外收集的蛋中的环境暴露可能被低估（Crump等人，2017年；King等人，2022年；Wallace等人，2025年）。将五种化合物的实验室毒性阈值与本研究中鸥类和燕鸥蛋中的浓度进行了比较，发现其负担低于导致急性死亡的水平（补充表S5）。据我们所知，目前没有关于烷基化化合物（如二苯并噻吩）对鸟类胚胎影响的毒性阈值数据，这是一个关键的知识空白，因为里海燕鸥蛋中这些化合物的浓度较高。烷基化二苯并噻吩和C2苯并[a]芘的最大浓度（约200-300 ng/g ww）已经达到了其他化合物可能出现明显毒性的水平（补充表S6）。一项关于树燕繁殖的研究表明，在阿尔伯塔省北部靠近油砂作业区的筑巢箱中，积累烷基化PACs的雏鸟死亡率较高且生长减缓（Fernie等人，2018年）。细胞色素P4501A（CYP1A）或EROD活性等生物标志物可能有助于未来评估阿萨巴斯卡湖Egg Island收集的野生里海燕鸥蛋中的PAC暴露引起的细胞毒性（Crump等人，2017年；King等人，2022年；Wallace等人，2025年）。该研究地点很重要，因为：1）它毗邻Wood Buffalo国家公园，这是联合国教科文组织世界遗产地；2）它是阿尔伯塔省最大的里海燕鸥繁殖地（Hebert等人，2010年）；3）它位于油砂开采作业的下游接收环境中。
胚胎发育对PAC负担的影响
实验室剂量研究表明，施用于鸟蛋的PACs可以被发育中的胚胎迅速代谢（Crump等人，2021年；Fournier等人，2010年；Wallace等人，2025年）。这项基于实地的研究结果与代谢转化的观察结果一致，因为平均而言，在考虑其他因素后，未发育的蛋中的PAC浓度高于正在发育的蛋。模型估计胚胎发育可能使Σ47PAC浓度平均降低了约13-17 ng/g ww。需要注意的是，对于发育中和未发育的胚胎，其估计值的不确定性非常高，对于某些鸟类的蛋来说，这种影响可能接近于零。尽管如此，这一基于实地的观察结果对于评估蛋的发育差异在多大程度上可以解释Σ47PAC浓度的大幅变化是相关的。例如，这一因素无法解释里海燕鸥蛋中Σ47PAC的年际变化。
**暴露途径**
鸥类和燕鸥蛋中的PAC负担可以通过三种不同的途径积累：1）繁殖期的雌鸟通过饮食或梳理羽毛摄入；2）雌鸟吸入的空气在蛋形成过程中转移到蛋中（Bautista等人，2021年；King等人，2021年）；3）繁殖期雌鸟羽毛上的PAC在孵化期间通过蛋壳转移（King等人，2022年）。鉴于在同一地点（Mamawi湖、Athabasca湖）繁殖的不同物种具有不同的蛋中PAC浓度，并且这些地点位于偏远地区，空气似乎不太可能是主要的暴露途径。无法区分是内部吸收还是通过孵化期间的蛋壳转移，这两种暴露途径都可能对此有所贡献。
**碳源（由δ13C指示）**是解释蛋中Σ47PAC浓度的重要变量，而营养级位置则不是（δ15N）。碳稳定同位素部分解释了里海燕鸥的种间和年际变化，这可能与它们觅食的栖息地或在这些栖息地中消耗的食物类型有关。δ13C与Σ47PAC之间的正相关表明，在远海区域觅食时（δ13C值通常较低）的暴露量低于近岸区域（δ13C值通常较高）（Jardine等人，2006年）。里海燕鸥和普通燕鸥在水生环境中觅食，主要以小型猎物为食，而环嘴鸥是一种杂食性物种，在陆地和水生环境中都能觅食（Cornell实验室，2025年）。饮食差异和觅食栖息地可以解释Mamawi湖中普通燕鸥和环嘴鸥PAC负担的不同。由于里海燕鸥和普通燕鸥都以小型猎物为食，因此Athabasca湖西部蛋中PAC负担的不同更可能与它们在湖内的特定觅食区域有关。燕鸥可以飞行20-30公里去觅食（Anderson等人，2007年），其他关于Athabasca湖西部的研究表明，里海燕鸥可能更靠近Athabasca河的入海口觅食（Chételat等人，2026年）。靠近Athabasca河入海口的觅食位置可能解释了在同一地点繁殖的里海燕鸥和普通燕鸥之间PAC暴露量的差异。然而，需要进一步的研究来确认这两种物种的PAC暴露途径。氮稳定同位素作为营养级位置的指标，并未解释蛋中Σ47PAC的变化。这些发现与其他研究结果一致，这些研究表明PAC不会通过食物网生物放大，尽管关于特定化合物的生物放大潜力只有有限的研究（Jin等人，2023年；Wu等人，2024年；Xie等人，2025年）。
在Athabasca湖西部的Egg Island繁殖的里海燕鸥在受Athabasca河流入影响的水域中觅食（Chételat等人，2026年，2025年；Hebert，2019年）。来自河流的高悬浮沉积物至少沉积到Athabasca湖西部50公里处（Chételat等人，2025年），西部盆地的浅水深度导致细颗粒频繁混合和重新悬浮。长期监测Athabasca河（流经Athabasca油砂区）发现，油砂作业区及其下游的河水中溶解PAC的浓度较高（Lévesque等人，2023年）。过去十年中，Athabasca油砂区每年排放约362吨烷基化PAC，主要来自逃逸粉尘排放和气相排放（Yang等人，2024年）。大气沉降的PAC随着距离工业排放源的距离增加而减少，最多可达50公里（Cheng等人，2018年；Manzano等人，2016年；Zhang等人，2023年），并且沉积在雪融水或地表径流中的PAC随后可能流入Athabasca河（Birks等人，2017年；Culp等人，2021年）。在采矿区流域的支流中，侵蚀作用是PAC的主要来源（Hill等人，2025年）。Athabasca河下游Big Bend地区的天然沥青露头的侵蚀输入也很显著（Kwan等人，2025年）。Athabasca河可能是将颗粒结合型和溶解型PAC输送到Athabasca湖西部区域的主要途径。
**鸥类和燕鸥蛋中PAC的来源**
环嘴鸥和普通燕鸥的蛋与里海燕鸥的蛋相比，PAC谱型存在显著差异。环嘴鸥和普通燕鸥蛋中几乎不含烷基化二苯并噻吩，而里海燕鸥蛋中这种化合物占主导地位，这是后者来自岩石源、前者来自热解源的最明显指标（Cooke等人，2022年；King等人，2022年；Kwan等人，2025年；Landis等人，2019年）。加拿大野火的发生频率和严重程度有所增加（Hanes等人，2019年），2014-2023年间阿尔伯塔省的野火总面积几乎是2004-2013年的两倍（阿尔伯塔省政府，2025年）。虽然整个研究区域可能都受到了野火排放PAC的大气沉降，但这一来源的沉降通量可能远低于进入Athabasca湖西部的河流通量（Cheng等人，2018年；Zhang等人，2023年）。这种PAC传输途径的差异可以解释同一区域内的不同物种之间PAC谱型的差异。
里海燕鸥蛋中PAC谱型中的主要岩石源信号可能反映了研究区域内多种不同来源的暴露。烷基化二苯并噻吩的优势以及烷基化LMW和HMW化合物相对于其母体化合物的比例较高，表明Athabasca油砂区存在岩石源物质，包括自然来源和工业来源（Chibwe等人，2019年；Mundy等人，2019年；Wang等人，2014年；Yang等人，2011年）。烷基化菲蒽、芴、CHRYSENE和氟蒽/芘也是油砂沉积物的典型成分（Hill等人，2025年；Wang等人，2014年；Yang等人，2011年），并且也是里海燕鸥蛋PAC谱型的组成部分。其他研究也报告称，Athabasca河水和Athabasca湖西部沉积物的PAC谱型与这种典型的油砂沉积物组成一致（Evans等人，2016年；Lévesque等人，2023年；Thomas等人，2021年）。然而，仅凭PAC谱型很难区分支流和主河道中沥青露头的自然贡献与工业来源（如原始沥青、稀释沥青、尾矿、逃逸粉尘和石油焦）（Ahad等人，2021年；Brook等人，2019年；Chibwe等人，2019年）。
Kwan等人（2025年）比较了原始矿沥青、支流中的天然露头沥青、Athabasca河露头中的沥青以及两种工业石油焦的PAC谱型。区分这些材料的一个特征是风化程度，通过C1至C4二苯并噻吩的相对丰度来表示，其中C4同系物最耐风化（Sauer等人，1998年；Soliman等人，2019年）。支流和Athabasca河中的天然沥青露头风化程度很高，表现为C4二苯并噻吩占主导地位，而石油焦和原始矿沥青中C1-C3二苯并噻吩的相对贡献更大。在里海燕鸥蛋中，C2二苯并噻吩的比例最高，平均占总烷基化二苯并噻吩浓度的32%，其次是C3（23%）和C4（22%），C1的贡献最低（5%）。类似的结果也在靠近油砂矿的湿地的水体和蝌蚪中观察到（Mundy等人，2019年）。这一观察结果可能表明暴露于风化程度较低的PAC来源，尽管这只是推测性的，需要其他诊断方法（如化合物特异性同位素分析）来确定来源。
除了上述广泛差异外，所有三种鸟类都显示出其他化学物质的显著贡献，如芘和C2CHRYSENE，这些物质不能反映所研究的来源，可能反映了多种来源的混合暴露。值得注意的是，在普通燕鸥和环嘴鸥的蛋中发现了高比例的C2CHRYSENE，其来源不明确。这种模式也在加拿大北极的海鸟蛋中观察到（Liebzeit等人，2026年）。芘在里海燕鸥蛋中的重要性也不清楚，尽管芘是油砂工业PAC排放的重要组成部分，估计每年来自船队排放、点源排放和逃逸粉尘的芘排放量为1.9吨（Yang等人，2026年）。
目前尚不清楚是什么因素导致了里海燕鸥蛋中PAC负担的年际变化。在PAC浓度最低的两年中，蛋的δ13C值更负，表明它们在Athabasca湖内的饮食或觅食栖息地不同。然而，在其他PAC浓度显著不同的年份，δ13C值没有差异；因此，饮食/觅食栖息地不能完全解释这种时间变化。尽管Athabasca河水的PAC浓度随河流流量增加（Lévesque等人，2023年），但未发现河流流量与蛋中Σ47PAC浓度之间的相关性。需要进一步的工作来更好地表征里海燕鸥中较高PAC负担的来源和驱动因素。
**结论**
据我们所知，这项研究生成了北美内陆生态系统中野生鸟类蛋中PAC最全面的数据集，包括长达7至14年的时间序列。研究结果强调了考虑物种间PAC负担差异和栖息在高度动态环境（如受河流影响的Athabasca湖西部）的鸟类物种年际变化的重要性。里海燕鸥蛋中的PAC组成反映了来自天然或工业来源的沥青的岩石源，从而将下游环境中的暴露与Athabasca河的传输联系起来。普通燕鸥和环嘴鸥中的PAC负担和组成表明它们主要受到热解源的暴露，可能是野火。生物因素，特别是饮食或觅食栖息地和胚胎发育阶段，也是影响鸥类和燕鸥蛋中PAC负担的相关因素。未来的工作需要更好地表征里海燕鸥中较高PAC负担的来源、驱动因素和毒理学风险（例如，使用生物标志物）。
**作者贡献声明**
Craig Hebert：写作——审阅与编辑、调查、概念化。
Philippe J. Thomas：写作——审阅与编辑、概念化。
John Chételat：写作——审阅与编辑、原始草稿、调查、正式分析。
Svetlana Dolgova：调查、正式分析、数据管理。
Gregg T. Tomy：写作——审阅与编辑、调查、概念化。
Ifeoluwa G. Idowu：调查。
Zhe Xia：调查。
Thor Halldorson：调查。
**未引用的参考文献**
Water Survey of Canada, 2025.
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