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为探究纳米塑料(NPs)与汞(Hg)的相互作用及对水生生物的影响,研究人员以稀有鮈鲫为对象,研究 PS-NPs 和 HgCl?单独及联合暴露的毒性。发现联合暴露协同加剧毒性,NPs 促进 Hg 积累但对甲基化影响有限,为评估复合污染风险提供依据。
在广阔的水生生态系统中,纳米塑料(NPs,1-100 nm)和汞(Hg)作为广泛存在的污染物,如同隐藏的 “生态杀手”,时刻威胁着水生生物的安全。纳米塑料凭借其微小的粒径,能够轻易穿过生物屏障,如肠道壁,引发一系列毒性效应,包括生长抑制、氧化应激等;而汞,尤其是毒性极强的甲基汞(MeHg),通过食物链生物放大,在鱼类肌肉组织中蓄积,严重威胁人类健康。然而,这两种污染物在水生环境中共同存在时,它们之间会发生怎样的 “化学反应”,纳米塑料是否会影响汞在水生生物体内的积累和生物转化过程,这些问题一直笼罩在迷雾之中,亟待科学家去探索。
为了揭开这些谜团,国内研究人员开展了一项针对稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)的研究,相关成果发表在《Aquatic Toxicology》。
研究人员采用了化学分析、组织病理学观察以及多组学技术(涵盖微生物组学、代谢组学等)。实验中,使用了 100 nm 的聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)和氯化汞(HgCl?),以环境相关浓度对稀有鮈鲫进行单独及联合暴露处理,持续 14 天。
汞在鱼类肌肉中的积累与生物转化
研究发现,单独暴露于 PS-NPs 时,稀有鮈鲫肌肉中的总汞(THg)和甲基汞(MeHg)浓度以及 MeHg 占 THg 的比例(MeHg%)与对照组相比无显著差异。而当加入 HgCl?后,无论是否存在 PS-NPs,肌肉中的 THg 积累均显著增加,且联合暴露组的 THg 浓度最高。PS-NPs 使鱼类肌肉中的 THg 积累显著增加了 33.3%,吸附实验证实 PS-NPs 具有结合 Hg2?的能力。不过,PS-NPs 对 Hg 的甲基化影响有限,联合暴露组与单独 Hg 暴露组的 MeHg 含量及比例无明显差异。
毒性效应及肠道微生物群变化
单独的 PS-NPs 和 Hg 暴露均会导致稀有鮈鲫出现生长抑制、肠道损伤、氧化应激(如活性氧水平升高)和炎症反应(相关炎症因子表达增加),但不同终点的效应模式存在差异。在肠道微生物群方面,两者均显著改变了肠道微生物的组成和共现网络,且 PS-NPs 诱导的代谢通路变化比 Hg 更多。
联合暴露的协同效应
值得注意的是,与单独暴露相比,PS-NPs 和 Hg 的联合暴露几乎加剧了稀有鮈鲫的所有毒性效应,表现出明显的协同作用。
这项研究表明,纳米塑料虽然能促进汞在鱼类肌肉组织中的积累,但不会显著增强汞的甲基化。两种污染物单独存在时就会引发肠道损伤、氧化应激、炎症反应、肠道微生物群失调和代谢紊乱等问题,且联合暴露时协同效应显著,加剧了大多数生理毒性。这些发现提醒我们,在评估纳米塑料的毒性时,必须考虑其与其他共存污染物的相互作用,这对于全面认识水生生态系统中纳米塑料与汞的复合污染风险、制定相应的环境管理策略具有重要的科学意义。