个体特征与地理空间特征之间的关联，以及手机接收到的4G信号强度

《Environmental Reviews》：Associations between Individual and Geospatial Characteristics and Power of 4G Signals Received by Mobile Phones

本研究以巴西南部的 S?o Camilo、Santa Fé 和 Pioneiro 河为对象，利用鲶鱼 Hypostomus ancistroides 作为生物指示剂，结合氧化应激、神经毒性和基因毒性生物标志物构建整合生物标志物响应指数（IBR），并借助GIS进行空间分析。结果显示，尽管重金属浓度低于巴西标准，但中间和下游站点（尤其是 Santa Fé 河SF2）的氧化应激（SOD、CAT升高）和神经毒性（MET、LPO升高）显著，表明城市与工业污染对生态健康造成影响，基因毒性在局部区域存在。该研究验证了IBR-GIS整合方法在识别污染关键区和指导环境管理中的应用价值。

　　本研究旨在评估巴西南部三条河流——圣卡米洛河、圣萨尔瓦多河和皮奥内罗河中污染物，尤其是重金属和农药对水生生态系统的潜在影响。通过使用猫鱼（*Hypostomus ancistroides*）作为生物指示剂，结合氧化应激、神经毒性和遗传毒性的生物标志物，构建了一个综合生物标志物响应（IBR）指数，并利用地理信息系统（GIS）进行空间分析。采样工作在两个季节进行，冬季（2022年）和夏季（2023年），每条河流的三个采样点分别采集了沉积物和鱼类样本。研究发现，检测到的重金属浓度，包括铜（Cu）、锌（Zn）、钾（K）和锰（Mn），均低于巴西的监管阈值。然而，生物标志物的响应显示，这些污染物在中游和下游区域产生了显著的生物学效应，尤其是在圣萨尔瓦多河的中游采样点（SF2）。

研究结果表明，尽管污染物浓度相对较低，但它们对鱼类健康和生态完整性产生了显著的亚致死性影响。这种影响体现在多个方面，包括乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的抑制，以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性的升高，这些变化通常与氧化应激相关。此外，金属硫蛋白（MET）和脂质过氧化（LPO）水平的增加进一步证实了污染物对鱼类神经毒性和氧化损伤的影响。圣萨尔瓦多河的SF2采样点显示出最大的影响，这可能与该区域的工业和城市活动有关。核形态学的改变则揭示了局部的遗传毒性效应。

研究的背景指出，水体污染和富营养化与多种人为活动密切相关，如工业化、农业、城市扩张和废弃物排放。这些活动往往相互作用，导致水生生物种群的减少和生态系统的退化。重金属通常存在于工业和城市废水排放中，同时也出现在农业投入物中，污染了地表水、沉积物和地下水。金属在水和沉积物之间的迁移受到多种物理、化学、生物、水文和环境因素的影响。除了重金属，新兴污染物（ECs）如纳米材料、微塑料、农药、生物固体等，也可能对水生生态系统造成威胁。这些新兴污染物可能含有多种金属成分，进一步加剧了水体中重金属的扩散。

现代农业的发展提高了作物产量，但也增加了对农药的依赖，以应对病虫害问题。巴西作为全球最大的农药消费国，其2021年的农药使用量达到约791万吨，超过了美国和中国的总和。农业活动的集中化导致了对自然环境的更大压力，增加了地表径流和渗漏带来的营养负荷，影响了水体和土壤的质量。这种现象对水生生态系统构成了严重威胁，可能引发生物多样性下降、水质恶化等问题。

在水生生态系统中，重金属的风险与它们在水和沉积物中的相互作用密切相关。环境条件的变化，如pH值和有机质浓度，可能增加重金属的生物可利用性，从而增加水生生物的暴露风险。重金属和新兴污染物可能干扰水生生态系统的生化过程，导致突变、致癌、先天性疾病和内分泌紊乱等不良后果。因此，对这些污染物进行系统的生态毒理学评估至关重要。

本研究选择的生物指示剂——*Hypostomus ancistroides*（即猫鱼）在巴西的上巴拉那河流域广泛分布，其生态形态特征受到不同微流域的环境条件影响。这种鱼类的食性主要以沉积物中的有机碎屑为主，通过刮取和啃食底质获取食物，这种行为使其更容易暴露于水体中的污染物。由于其分布广泛、体型适中、生态适应性强，*H. ancistroides*被广泛认为是评估水体污染的有效生物指标。

本研究的主要目标是评估来自不同来源的金属污染物对三条河流中鱼类的影响。通过分析*H. ancistroides*的氧化应激和神经毒性生物标志物，并结合GIS技术绘制易于解读的综合生物标志物响应（IBR）地图，研究团队希望揭示这些污染物对水生生态系统的影响模式。这种整合方法不仅提高了污染评估的准确性，也为环境管理提供了科学依据。

研究区域的描述显示，圣卡米洛河、圣萨尔瓦多河和皮奥内罗河位于巴西巴拉那州的西部地区，属于皮奎里河流域，是巴拉那河的主要支流之一。这三条河流的长度分别为33.38公里、26.36公里和28.01公里，其流域面积分别为124.38平方公里、85.49平方公里和95.32平方公里。该区域的主要土地利用类型包括农业和水产养殖，其中农业以大豆和玉米种植为主，每年进行两次收获。此外，该地区还存在一定规模的畜牧业，尤其是家禽养殖，这些活动可能是潜在的环境污染源。

在采样设计方面，每条河流均选择了三个采样点，分别位于上游、中游和下游区域，以确保对整个流域的全面评估。这些采样点的地理坐标通过智能手机搭载的全球导航卫星系统（GNSS）进行现场记录，确保了数据的准确性和可追溯性。在采样过程中，研究团队对沉积物和鱼类样本进行了系统的收集和处理，以便后续的生物标志物分析。

在沉积物化学分析中，研究团队检测了多种重金属的浓度。在冬季，圣卡米洛河的所有三个采样点均检测到了铜、钾、锰和锌，而铬（Cr）仅在SC2采样点被检测到。夏季的检测结果显示，铜、钾和锌在所有三个采样点均存在，而锰仅在SC1和SC2采样点被检测到。圣萨尔瓦多河在两个季节中均检测到了铜和钾，而锰和锌仅在冬季被发现。在夏季，锰和锌出现在SF1和SF3采样点，同时检测到了镍（Ni）和铅（Pb）。这些结果表明，不同河流和不同季节的污染情况存在差异，这可能与当地的土地利用模式、工业活动和气候条件有关。

在圣卡米洛河的分析中，该河流的微流域主要受到农业活动的影响，特别是大豆和玉米的种植。农业活动的季节性特征使得该地区的污染模式具有一定的变化性。在春季和夏季，农业活动达到高峰，包括播种、作物生长和收获，而在秋季和冬季，土壤准备和作物休眠期可能对污染物的积累和迁移产生不同的影响。此外，水产养殖和畜牧业的存在也可能是该区域污染的潜在来源。这些活动可能通过地表径流和渗漏将污染物带入河流，进而影响水生生物的健康。

研究的结论强调了*H. ancistroides*在评估水体污染方面的价值。该鱼类在三条河流中的种群表现出明显的氧化应激迹象，表现为SOD和CAT活性的增加，以及MET和LPO水平的升高。这些生物标志物的变化表明，污染物对鱼类的生理功能产生了显著影响。特别是在圣萨尔瓦多河的SF2采样点，SOD和CAT活性的升高以及MET浓度的增加进一步说明了该区域的工业和城市活动对水生生态系统的显著影响。此外，核形态学的变化表明，该区域的污染物可能对鱼类的遗传稳定性造成威胁。

研究的创新点在于将综合生物标志物响应（IBR）指数与地理信息系统（GIS）相结合，从而实现对水体污染的空间分析。这种方法不仅提高了污染评估的效率，还为环境管理提供了直观的可视化工具。通过IBR指数的构建，研究团队能够更准确地识别出污染最严重的区域，并据此提出相应的环境保护措施。此外，该研究还强调了在生态毒理学评估中，生物标志物的综合应用对于揭示污染物对生态系统的复杂影响的重要性。

研究的作者们来自巴西巴拉那州联邦大学的环境工程与技术研究生课程，他们在研究中各自承担了不同的职责。Patricia Elena Manuitt Brito负责写作的审阅和编辑，以及正式分析。Alessandra Svonka Palmeiro负责写作的审阅和编辑、原创内容的撰写、数据可视化、方法论、调查、正式分析和概念设计。Welton Gydeonny Motta和Marta Margarete Cestari参与了写作的审阅和编辑，以及正式分析。Helena Cristina da Silva de Assis负责方法论和正式分析。Lilian Dena dos Santos则参与了写作的其他方面。这种分工体现了研究团队在不同领域的专业知识和协作能力，为研究的全面性和准确性提供了保障。

本研究的局限性在于未引用某些相关文献，例如Barathinivas等（2022）、BRASIL（未引用具体年份）、美国环境保护署（EPA）的多个报告（1996、2018）、Hoseinifar等（2021）、K?ppen（1936）、Majeed等（2024）、Marins等（2021）、Rojas等（未引用具体年份）、Santana等（2021）、Shahjahan等（2022）、Souza等（2023）、Tellbüscher等（2025）、Thakur等（2022）和Witeska等（2023）等。这些文献可能提供了更全面的背景信息或相关研究方法，但未被纳入本次研究的参考文献中。因此，研究结果的解释可能受到这些未引用文献的限制，未来的研究可以进一步整合这些资料，以提高研究的深度和广度。

在研究过程中，作者们声明没有潜在的财务利益冲突或个人关系可能影响研究结果。Fernando Garrido de Oliveira报告称，该研究得到了巴西高等教育人员提升协调委员会（CAPES）的资助支持。其他作者均未报告任何潜在的利益冲突。这种透明度有助于确保研究的客观性和科学性，同时也表明研究团队在资金支持方面得到了适当的保障。

总体而言，本研究通过综合生物标志物响应（IBR）指数和地理信息系统（GIS）的结合，为水体污染的评估提供了一种新的方法。研究团队选择了*H. ancistroides*作为生物指示剂，利用其广泛的分布和较强的生态适应性，评估了重金属和农药对水生生态系统的潜在影响。研究结果表明，尽管污染物浓度较低，但它们对鱼类健康和生态完整性产生了显著的亚致死性影响，特别是在城市和工业活动密集的区域。这种影响模式为环境管理提供了重要的参考，同时也揭示了现代农业和城市化对水生生态系统带来的挑战。未来的研究可以进一步探索这些污染物的长期影响，并评估不同的环境管理措施对缓解污染的有效性。