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为探究微塑料（MPs）污染与淡水酸化对甲壳类的联合毒性及免疫代谢机制，研究人员以中华绒螯蟹为模型，开展低 pH 和聚苯乙烯 MPs 单独及联合暴露实验。发现两者联合加剧氧化损伤与免疫抑制，干扰代谢通路，提示需评估气候变化下多环境压力源风险。
在全球塑料污染与气候变化的双重压力下，淡水生态系统正面临微塑料（MPs）与酸化的协同威胁。微塑料作为一种持久性颗粒污染物，已广泛分布于河流、湖泊等淡水环境，其通过食物链生物富集可损害水生生物的免疫系统、代谢功能等。而淡水酸化主要由大气 CO?溶解导致，低 pH 环境会引发水生生物应激反应，如延迟胚胎发育、增加死亡率等。然而，这两种环境压力源对甲壳类生物的联合毒性效应及其内在的免疫 - 代谢互作机制尚不清楚。
为填补这一研究空白，上海海洋大学的研究人员以中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）为研究对象，开展了为期 21 天的低 pH（pH 6.5）和聚苯乙烯（PS）微塑料单独及联合暴露实验，相关研究成果发表在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》。该研究通过酶活性分析、肠道微生物群分析和肝胰腺代谢组学等技术，系统揭示了低 pH 与微塑料对中华绒螯蟹的毒性效应及作用机制。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对微塑料进行质量控制和表面形态分析；利用商业试剂盒测定血淋巴中酸性磷酸酶（ACP）、碱性磷酸酶（AKP）、溶菌酶（LZM）等免疫相关酶活性，以及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）等氧化应激指标；提取肠道微生物基因组 DNA，采用 PCR 扩增和高通量测序分析 16S rRNA 基因的 V3-V4 可变区，研究肠道微生物群的多样性和组成；运用气相色谱 - 质谱（GC-MS）技术对肝胰腺样本进行代谢组学分析，鉴定和定量代谢物，并通过多元统计方法分析代谢谱差异。
3.1 酸性条件下微塑料的表面变化
通过 FTIR 和 SEM 观察发现，低 pH 条件下微塑料的特征羟基和羰基峰强度发生显著变化，表面出现明显腐蚀斑点。这表明低 pH 可能加速微塑料的降解，增加其表面积，促进有害物质释放，从而增强对生物体的毒性。
3.2 血淋巴酶活性测定
双向方差分析表明，低 pH 和微塑料暴露及其相互作用均显著影响中华绒螯蟹的血淋巴生化指标。联合暴露组（pH 6.5 + MPs）的 ACP、AKP、LZM、GSH 和 GSH-Px 活性显著降低，而 MDA 含量显著升高，显示出协同的氧化损伤和免疫抑制效应。单因素暴露时，低 pH 单独处理显著增强 AKP 和 GSH 活性，微塑料单独暴露则显著降低 LZM 活性和 MDA 含量。
3.3 主成分分析（PCA）和综合生物标志物反应（IBR）结果
PCA 显示，血淋巴免疫和抗氧化酶参数能有效区分不同处理组，联合暴露组与对照组的差异最为显著。IBR 分析表明，联合暴露组在第 21 天的生物效应最强，显著高于单因素暴露组，且不同时间点的 IBR 值变化由不同生物标志物驱动。
3.4 肠道微生物组成分析
肠道微生物群测序显示，不同处理组的 α 多样性和 β 多样性无显著差异，但 COG 功能预测分析表明，联合暴露显著改变了肠道微生物的功能谱。单因素处理下，微塑料组富集严格厌氧的梭菌属和梭菌目，低 pH 组富集耐酸的金黄杆菌属和威克斯菌科；联合暴露组则以未培养的脱硫单胞菌目细菌和玫瑰单胞菌属为主。
3.5 代谢组学分析
代谢组学分析显示，不同处理组的代谢谱存在显著差异。低 pH 组主要影响泛醌和其他萜类醌生物合成代谢通路，微塑料组显著干扰嘧啶代谢和丙酸代谢，联合暴露组则对精氨酸生物合成、嘧啶代谢和苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸生物合成等代谢通路产生广泛影响，同时导致抗氧化指标下降和血清素水平升高。
3.6 肠道微生物群与代谢组的综合分析
综合分析表明，低 pH 组的厚壁菌门与 γ- 生育酚和肌苷 - 5′- 单磷酸呈负相关，变形菌门与多种代谢物呈正相关；微塑料组的变形菌门与糖二酸呈正相关；联合暴露组的肉豆蔻酸上调，γ- 生育酚和 3,4 - 二羟基氢化肉桂酸下调，显示出代谢稳态的破坏。
3.7 微生物功能与免疫酶的关系
脂质代谢与 GSH-Px 活性呈强正相关，氨基酸代谢与 LZM 活性呈弱负相关，与 GSH 活性呈弱正相关，AKP 活性与核苷酸代谢呈负相关，提示肠道微生物代谢功能与宿主免疫指标存在特定关联。
本研究表明，低 pH 环境会加剧微塑料对中华绒螯蟹的毒性效应，两者联合暴露通过免疫 - 代谢互作机制引发更严重的氧化损伤、免疫抑制和代谢紊乱。尽管肠道微生物群的多样性未发生显著变化，但其功能谱和特定微生物类群的丰度在不同处理组间存在差异，暗示微生物代谢功能的改变可能参与了宿主对环境压力的响应。研究结果不仅揭示了淡水酸化与微塑料污染对甲壳类生物的协同毒性机制，也为评估气候变化下多环境压力源的生态风险提供了重要科学依据。未来研究需进一步纳入更广泛的微塑料类型，监测其物理化学参数，以完善多压力场景下的风险评估框架，为淡水生态系统保护和管理提供更全面的理论支持。
