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在手工和小规模金矿开采(ASGM)导致汞氰化物污染水体的背景下,研究人员开展了斑马鱼(Danio rerio)胚胎暴露于汞氰化物复合物的研究。结果显示其影响孵化、生存等,这表明水污染会影响水生生物多样性,为相关研究提供了重要依据。
在大自然的水域中,生活着无数的水生生物。然而,随着人类活动的增加,一些有害物质正悄然威胁着它们的生存。手工和小规模金矿开采(ASGM)作为最大的人为汞排放源,在淘金过程中,金属汞(
Hg0)被用于从矿石中提炼黄金,那些被
Hg0污染的尾矿后续若进行氰化处理,会产生毒性极强的汞氰化物复合物(
Hg(CN)n2?n)。这些复合物一旦进入陆地和水生环境,后果不堪设想。但此前,关于汞氰化物复合物对水生生物胚胎发育和生存能力的影响却知之甚少。
为了解开这个谜团,美国默瑟大学医学院(Mercer University School of Medicine)和文理学院(Mercer University College of Liberal Arts and Sciences)的研究人员伊丽莎白?H?皮特曼(Elizabeth H. Pittman)、苏梅娅?阿尔吉奇(Sumeja Aljic)等展开了深入研究。他们将研究成果发表在《Discover Toxicology》上,为我们揭示了汞氰化物复合物对水生生物的危害,这对于保护水生生物多样性和生态系统平衡有着重要意义。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,精心饲养斑马鱼,获取其胚胎并进行清洗处理。之后,依据经济合作与发展组织(OECD)的测试指南,将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度(0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mg/L)的汞氰化物溶液中进行实验。在胚胎发育的不同阶段,通过显微镜观察并记录各项发育指标。最后,运用统计学方法,如 Kolmogorov–Smirnov 检验、Levene 检验和单因素方差分析(ANOVA)等对数据进行分析处理。
研究结果
- 对胚胎早期发育特征的影响:研究人员对斑马鱼胚胎受精后 6 小时的胚环形成、12 小时的尾部分节以及 24 小时的心跳启动情况进行观察。结果发现,无论胚胎暴露于何种浓度的汞氰化物,这些早期发育特征均未受到影响 ,在显微镜下,各实验组胚胎在这些阶段的形态看起来与对照组并无明显差异。
- 对胚胎肌肉抽搐的影响:在胚胎发育到 20 小时时,所有受精胚胎在绒毛膜内均有自发抽搐现象。不过,随着汞氰化物浓度的升高,胚胎抽搐的速度和强度明显减弱。到 25 小时时,这种差异更加显著,胚胎抽搐的数量随着汞氰化物浓度的增加而减少。这表明,胚胎在暴露 25 小时后,健康状况可能已经受到了损害。
- 对胚胎外观和心跳的影响:当胚胎暴露于 0.15mg/L 及以上浓度的汞氰化物时,出现了明显的身体变化。与正常发育的对照组胚胎相比,这些胚胎萎缩,黑色素分布不均,眼睛发育不良。0.15mg/L 汞氰化物处理组的胚胎心跳微弱,而更高浓度处理组的胚胎心跳甚至无法检测到。虽然暴露组胚胎心率与对照组无显著差异,但心跳强度明显较弱,且高浓度处理组胚胎不再有其他运动迹象。
- 对胚胎孵化率和生存率的影响:汞氰化物对斑马鱼胚胎的孵化率影响显著。暴露于 0.1mg/L 及更高浓度汞氰化物的胚胎无法孵化。即便暴露于 0.05mg/L 汞氰化物的胚胎能够孵化,但在受精后的 120 小时内,仅有 75% 的胚胎存活。存活下来的幼鱼行动迟缓,在肾脏前部区域、松果体和小脑等部位出现密集的黑色素沉积,部分幼鱼尾出现永久性 30° 侧弯,无法直立游泳。
研究结论与讨论
这项研究表明,斑马鱼胚胎急性暴露于汞氰化物会显著延迟孵化、减少抽搐并降低生存率。这是首次有研究指出,水生生物在发育过程中接触汞氰化物复合物会改变发育进程,甚至导致死亡。这意味着,被汞和氰化物污染的水体可能会严重影响水生生物的多样性,破坏重要生态系统的平衡。不过,该研究也存在一定局限性,仅聚焦于斑马鱼胚胎急性暴露的影响,慢性暴露可能会产生完全不同的结果,而且实验中使用的汞氰化物浓度并不能代表所有受污染水体的情况。
尽管如此,该研究依然为后续科研工作指明了方向。未来需要进一步探究汞氰化物的毒性分子机制,明确急性和慢性暴露之间的差异,以便更全面地了解汞氰化物对生态系统的影响,为保护水生生物和生态环境提供更有力的理论支持。