鱼皮组织学作为水质评估生物标志物的研究:鱼类表皮形态指数(EMI)、黏液细胞指数(MCI)等参数与生态质量等级(EQC)的相关性分析

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Chemosphere

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  为探究鱼皮组织学用于水质评估的潜力,研究人员对意大利坎帕尼亚地区 32 个河位点 5 种鱼类(鳟鱼、鳗鱼等)的 BCF、EMI、MCI、表皮厚度及黏液细胞大小与 EQC 的关联展开研究。发现参数与 EQC 存在种间差异,表明鱼皮组织学可作水质评估生物标志物。

  水生生态系统正面临严峻挑战,城市扩张、工农业活动加剧与水资源不合理利用,致使水体污染程度攀升,生物多样性锐减。被污染水体中的污染物通过食物链富集,不仅威胁水生生物生存,还经鱼类等水产品进入人体,危害人类健康。尽管各国出台法律保护水生生态,如欧盟的 Natura 2000 网络,但淡水鱼类健康与生物多样性保护成效仍存争议。传统生物监测依赖少数器官或指标,而鱼皮作为与水体直接且持续接触的最大界面,其组织学变化能否敏感反映水质状况尚不明确,亟需深入研究以填补这一空白。
意大利研究人员针对这一问题,开展了鱼皮组织学作为水质评估生物标志物的研究。该研究选取意大利坎帕尼亚地区 32 个河位点,采集鳟鱼(Salmo trutta)、欧洲鳗鲡(Anguilla anguilla)、头雅罗鱼(Leuciscus cephalus)、巴氏鱼(Barbus barbus,非本地种)和鲁氏拟鲤(Rutilus rubilio)共 5 种鱼类,分析鱼体状况因子(Body Condition Factor,BCF)、表皮形态指数(Epidermis Morphological Index,EMI)、黏液细胞指数(Mucous Cell Index,MCI)、表皮厚度及黏液细胞大小与河位点生态质量等级(Ecological Quality Class,EQC)的相关性,相关成果发表在《Chemosphere》。

研究主要采用组织学分析技术,对鱼类皮肤样本进行处理和观察,测量相关形态学参数,并结合河位点的 EQC 分类(依据生物、水文形态和化学物理要素划分为高、良好、中等、较差和极差),运用统计方法分析参数与 EQC 的相关性。样本来源于坎帕尼亚地区不同污染水平和生态状态的河位点,确保了研究的代表性。

鱼体状况因子(BCF)与 EQC 的相关性


在鳟鱼(S. trutta)和欧洲鳗鲡(A. anguilla)中,BCF 与 EQC 呈负相关。多数高、良好和中等 EQC 位点的鳟鱼 BCF 值在 1.2-1.4 范围内,仅中等 EQC 位点 BS3 的 BCF 值较低(0.97±0.03);欧洲鳗鲡在高、良好和中等 EQC 位点的 BCF 值处于 0.17-0.19 范围,极差 EQC 位点的 BCF 值显著降低(0.11±0.01,p<0.05)。而头雅罗鱼(L. cephalus)和巴氏鱼(B. barbus)的 BCF 与 EQC 呈正相关。

表皮形态指数(EMI)与 EQC 的相关性


鳟鱼(S. trutta)、欧洲鳗鲡(A. anguilla)和鲁氏拟鲤(R. rubilio)的 EMI 与 EQC 呈正相关,表明随着 EQC 提升,表皮形态结构趋于健康状态。

黏液细胞指数(MCI)与 EQC 的相关性


鳟鱼(S. trutta)、头雅罗鱼(L. cephalus)、巴氏鱼(B. barbus)和鲁氏拟鲤(R. rubilio)的 MCI 与 EQC 呈正相关,说明黏液细胞密度增加与水质改善相关,黏液细胞在抵御污染物和病原体中发挥重要作用。

表皮厚度与 EQC 的相关性


鳟鱼(S. trutta)、头雅罗鱼(L. cephalus)和巴氏鱼(B. barbus)的表皮厚度与 EQC 呈负相关,可能因污染胁迫导致表皮增厚以应对外界压力;而欧洲鳗鲡(A. anguilla)的表皮厚度与 EQC 呈正相关,显示出种间差异。

黏液细胞大小与 EQC 的相关性


头雅罗鱼(L. cephalus)和鲁氏拟鲤(R. rubilio)的黏液细胞大小与 EQC 呈负相关,欧洲鳗鲡(A. anguilla)则呈正相关,进一步体现了不同鱼类对水质变化的特异性响应。

研究表明,鱼皮组织学参数如 EMI、MCI、表皮厚度和黏液细胞大小等与 EQC 存在显著相关性,且不同鱼类对水质变化的响应具有种特异性。鱼皮作为与水体直接接触的界面,其组织学变化能敏感反映水质状况,可作为非靶向生物标志物用于水质评估。该研究为生物监测项目提供了新视角,建议在水质评估中纳入鱼皮组织学分析,并充分考虑物种特异性,以提升评估的可靠性。这一成果有助于完善现有生物监测体系,为及时发现水体污染、保护水生生态系统和人类健康提供科学依据。

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