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为探究微塑料对鱼类健康的影响,研究人员以短盖肥脂鲤(Piaractus brachypomus)幼鱼为对象,研究不同浓度聚丙烯微粒(PPMs)添加到饲料中的影响。结果显示 PPMs 短期内影响幼鱼生长,造成血液和肠道组织变化,但未导致严重后果和死亡。该研究为评估微塑料危害提供依据。
在当今时代,塑料以其诸多优良特性广泛应用于各个领域,给人们的生活带来极大便利。然而,大量塑料垃圾的产生和不当处理,却引发了一场悄无声息的环境危机。在各类塑料制品中,聚丙烯(PP)因其化学惰性、韧性等特点,成为工业界广泛使用的热塑性塑料,全球产量位居第二。但它的分解过程极为缓慢,这使得聚丙烯在自然环境中大量累积,逐渐破碎形成微塑料。
在水体环境里,微塑料正迅速蔓延。尽管多数研究聚焦于海洋环境中的塑料污染,可淡水系统同样深受其害。据估算,2004 - 2016 年间,从淡水生态系统流入海洋的塑料垃圾数量惊人。微塑料粒径微小,在水中悬浮,极易被水生生物误食。鱼类摄入微塑料的途径主要有两种:直接吞食或通过捕食含有微塑料的猎物间接摄入。一旦微塑料进入鱼类胃肠道,可能引发一系列问题,如肠道堵塞、物理损伤,还可能携带有毒污染物和添加剂,影响鱼类生长、代谢,甚至导致死亡,同时也会干扰鱼类的免疫系统。
目前,针对微塑料对水生生物影响的研究中,多数关注聚苯乙烯和聚乙烯,对聚丙烯微塑料(PPMs)的研究相对匮乏。短盖肥脂鲤(Piaractus brachypomus)作为新热带淡水鱼类,不仅在生态系统中承担着传播植物种子的重要角色,还因其肉质优良,在中南美国家具有重要商业价值。但亚马逊流域已检测到微塑料的存在,这对短盖肥脂鲤的生存和相关产业构成潜在威胁。基于此,研究人员开展了此次研究,旨在全面剖析 PPMs 对短盖肥脂鲤幼鱼生长、生存、代谢、生理和组织健康的影响,该研究成果发表于《Aquatic Toxicology》。
在研究方法上,研究人员从聚丙烯碎片出发,利用角磨机打磨获取 PPMs。通过立体荧光显微镜及配套摄像装置采集图像,借助 ImageJ 软件测量至少 300 个粒子的 Feret 直径以确定粒径,并运用红外吸收光谱对 PPMs 进行表征。实验选取 280 尾体重 13.45 ± 2.07 g 的幼鱼,随机分为 5 组,分别投喂含 0、10、100、1000 和 5000 mg/kg PPMs 的饲料,每组设置 4 个重复,在循环水养殖系统中养殖 60 天。实验期间,分别于第 10 天和第 60 天进行生物测量、采集血液和组织样本。
在实验结果方面:
- PPM 粒径分布:PPMs 粒径范围为 0.041 - 2.87 mm,平均粒径 1.07 mm。其中,0.89 - 1.2 mm 和 0.61 - 0.89 mm 粒径范围的 PPMs 占比较高,分别为 22% 和 18%;约 9% 的 PPMs 粒径大于 2.0 mm,约 13% 小于 0.33 mm。
- 生长性能和体指标:短期(10 天)暴露于 PPMs,幼鱼最终体重低于对照组,低、中、高浓度(10、100 和 1000 mg/kg PPMs)处理组的生长性能参数(WG 和 SGR)均有所下降;但 60 天后,各处理组幼鱼生长与对照组相比无显著差异。
- 血液生理指标:在 10 天和 60 天两个检测时间点,不同处理组幼鱼的总蛋白、血细胞比容、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)均发生显著变化。
- 组织学观察:肝脏组织学未发现明显变化,但在肠道组织中观察到 PPMs 的存在以及微绒毛损伤;在两个检测时间点,PPMs 均未迁移至肌肉组织。
综合研究结果可知,PPMs 对短盖肥脂鲤幼鱼的影响呈现阶段性特征。短期内,PPMs 会干扰幼鱼生长,改变其血液生理指标,造成肠道组织损伤;但长期来看,幼鱼生长未受显著影响,且未出现因 PPMs 摄入导致的死亡现象。这表明短盖肥脂鲤幼鱼在一定程度上具有应对 PPMs 胁迫的能力,但肠道组织的损伤仍不容忽视,这可能影响其长期健康和生存。
该研究首次系统地探究了 PPMs 对短盖肥脂鲤的影响,为评估微塑料在淡水生态系统中的潜在危害提供了关键数据,也为后续研究微塑料对其他水生生物的影响提供了重要参考。不过,研究仅涉及 60 天的实验周期,对于短盖肥脂鲤长期暴露于 PPMs 的影响,以及 PPMs 与其他环境污染物联合作用的研究仍有待开展。未来研究可进一步拓展实验时长,模拟更复杂的自然环境条件,深入剖析微塑料对水生生物乃至整个生态系统的影响机制,为保护水生生态环境和水产养殖业的可持续发展提供更坚实的理论依据。