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在水生环境中，微塑料（MPs）与钆（Gd）污染问题日益凸显。为探究二者联合毒性，研究人员以海洋蛤蜊（Donax trunculus）为对象开展研究。结果表明，MPs 会影响 Gd 浓度，混合暴露毒性更强。该研究为评估污染物危害提供依据。
在当今时代，海洋正面临着前所未有的污染挑战。每年，大量的塑料垃圾涌入海洋，其中微塑料（MPs，1μm - 5mm 大小的塑料颗粒）因其微小尺寸，能被众多海洋生物误食，对海洋生态系统构成严重威胁。与此同时，钆（Gd）作为一种稀土元素，在医疗和科技领域广泛应用后，也随着废水排放等途径进入水生环境。此前，虽然对单一的 MPs 或 Gd 对生物体的毒性已有不少研究，但二者联合起来会对海洋生物产生怎样的影响，却鲜有人知。为了填补这一知识空白，来自国外的研究人员开展了一项极具意义的研究，其成果发表在《Aquatic Toxicology》上。
研究人员选取了地中海楔形蛤蜊（Donax trunculus）作为实验对象。实验前，先将采集来的蛤蜊在实验室中进行为期一周的净化和适应环境处理，确保实验结果不受其他因素干扰。实验设置了多个处理组，包括对照组（无污染物）、不同浓度的 MPs 组（0.1μg/L 和 100μg/L）、Gd 组（500μg/L）以及二者的混合组（0.1MPs + 500Gd μg/L、100MPs + 500Gd μg/L）。在 14 天的暴露实验期间，每周更换一次水，以维持实验条件稳定，并定期采集蛤蜊样本和水样进行后续分析。研究用到的主要关键技术方法包括：采用电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）测定水样和蛤蜊组织中的 Gd 浓度；运用傅里叶变换红外光谱（FT - IR）分析确认 MPs 的聚合物组成；通过一系列生化分析方法，如测定电子传递系统（ETS）活性、糖原（GLY）和蛋白质（PROT）含量等，评估蛤蜊的代谢能力和能量储备，以及抗氧化酶活性、解毒酶活性、脂质过氧化水平和神经毒性等指标。
研究结果
- MPs 和 Gd 在海水及蛤蜊组织中的浓度：实验发现，单独 Gd 处理时，海水中 Gd 的测量浓度与名义浓度相近；但在混合处理组中，Gd 浓度显著下降，且 MPs 浓度越高，Gd 浓度下降越明显。在蛤蜊组织中，单独 Gd 处理时蛤蜊积累的 Gd 较多，混合处理组中，0.1μg/L MPs + 500μg/L Gd 处理的蛤蜊积累的 Gd 比 100μg/L MPs + 500μg/L Gd 处理的更多。同时，研究证实蛤蜊能够摄入 MPs，且较高浓度 MPs 处理组的蛤蜊摄入的 MPs 数量更多。
- 生物学响应：生化参数
- 代谢能力和能量储备：暴露第 1 周，所有处理组蛤蜊的 ETS 活性均显著高于对照组，但第 2 周时，100μg/L MPs 处理组的 ETS 活性下降，而 500μg/L Gd 及混合处理组的 ETS 活性上升。PROT 含量在混合处理组中显著增加，而 MPs 处理组在第 2 周时 PROT 含量下降。GLY 含量在不同处理组和不同时间呈现不同变化趋势，Gd 处理组 GLY 含量较高，而 MPs 处理组及混合处理组中 GLY 含量相对较低，且在高浓度 MPs 处理下，第 2 周 GLY 含量比第 1 周更低。
- 抗氧化能力：MPs 处理组的超氧化物歧化酶（SOD）活性和总抗氧化能力（TAC）下降，而 Gd 处理组及混合处理组的 SOD 活性和 TAC 上升，尤其在混合处理组中变化更为明显。不过，在 100MPs + 500Gd 混合处理组中，SOD 活性在第 2 周有所下降。
- 解毒机制：羧酸酯酶（CbEs）活性在 MPs 和 Gd 单独处理时均显著升高，但混合处理时无明显变化。谷胱甘肽 S - 转移酶（GSTs）活性在 100μg/L MPs 处理组中下降，在 Gd 及混合处理组中上升，不过第 2 周时，100μg/L MPs、500μg/L Gd 及混合处理组的 GSTs 活性均下降。
- 脂质过氧化水平：0.1μg/L MPs 和 500μg/L Gd 处理组的脂质过氧化（LPO）水平低于对照组，100μg/L MPs 及混合处理组的 LPO 水平与对照组相似或更高。
- 神经毒性：Gd 处理组和混合处理组的乙酰胆碱酯酶（AChE）活性下降，表明这些处理对蛤蜊的神经毒性有一定影响，而 MPs 处理组对 AChE 活性影响不明显。
- 多变量分析：主坐标分析（PCO）显示，PCO1 能解释 49.9% 的总变异，可区分 MPs 处理组、对照组与混合处理组、Gd 处理组；PCO2 能解释 29.5% 的总变异，可区分 Gd 处理组、MPs 第 1 周处理组与混合处理组、对照组、MPs 第 2 周处理组。
研究结论与讨论
综合上述研究结果，MPs 的存在显著影响了水体中 Gd 的浓度，二者在水体中可能存在相互作用，产生拮抗效应，降低了 Gd 在水体中的污染程度。然而，蛤蜊在实验过程中持续积累 Gd，尽管 MPs 积累量较少，但二者混合暴露仍使蛤蜊受到更严重的氧化应激。单独的 MPs 和 Gd 引发的氧化应激反应截然不同，MPs 大多表现为无显著影响或抑制作用，而 Gd 则会增加氧化应激。在联合暴露时，Gd 的毒性更强，MPs 起到了载体作用，增强了氧化应激效应。总体而言，混合处理组对蛤蜊造成的毒性最强，毒性顺序为：0.1MPs μg/L ≈ 100MPs μg/L < 500Gd μg/L < 0.1MPs μg/L + 500Gd μg/L < 100MPs μg/L + 500Gd μg/L。此外，不同处理组在不同时间的生化响应存在差异，反映出蛤蜊对不同污染物和暴露时间的适应和应激策略不同。
这项研究意义重大，它首次揭示了 MPs 和 Gd 联合暴露对海洋双壳贝类的毒性效应，为评估这两种污染物在水生生态系统中的危害提供了重要依据。同时，研究结果也提示我们，在评估环境污染物的风险时，不能仅考虑单一污染物的影响，还需关注多种污染物的联合作用。未来，仍需进一步研究 MPs 和 Gd 在生态系统中的相互作用机制，以及它们对更广泛生物种类和生态过程的影响，为保护海洋生态环境提供更全面的科学支持。
