刹车粉尘对城市白纹伊蚊的多层次毒性效应：发育障碍、元素生物累积与氧化应激的体内评估

本研究聚焦城市环境中刹车粉尘（含潜在毒性元素PTEs）对白纹伊蚊（Aedes albopictus）的生态毒理效应。研究人员通过体内实验证实，刹车粉尘暴露（10–500 mg L?1）导致蚊虫发育延迟、成虫羽化率显著降低（500 mg L?1时为零）、雄性翅形态改变及幼虫同类相食行为增加。元素分析显示Cu、La、Ce、Ba呈浓度依赖性累积，而多数PTEs在50 mg L?1后生物累积下降。氧化应激基因（SOD、catalase）的过表达揭示了其毒性机制。该研究首次系统评估刹车粉尘对蚊媒的多层次影响，为城市PM10/PM2.5的生态风险评估提供新模型。

　　

在城市化的浪潮中，机动车刹车系统磨损产生的粉尘已成为大气颗粒物（PM）的重要来源。这些富含铜、锑、钡等潜在毒性元素（PTEs）的微小颗粒，不仅威胁人类呼吸健康，更通过雨水冲刷进入城市排水系统，悄然侵入水生生物的栖息地。尤其令人担忧的是，白纹伊蚊（Aedes albopictus）——这种擅长在城市人造容器积水中繁殖的入侵蚊种，正暴露于刹车粉尘的潜在威胁中。尽管已有研究揭示PM对人类肺泡细胞的损伤，但其对生态系统中关键生物的多层次影响仍属未知。来自罗马智慧大学等机构的研究团队在《Science of The Total Environment》发表的研究，首次系统揭示了刹车粉尘对蚊媒从分子到生态行为的全方位毒性效应。

研究团队采用浓度梯度实验（10–500 mg L^?1），结合发育表型分析、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）元素检测和氧化应激基因表达定量等技术。实验用蚊来自意大利Crevalcore的CAA蚊虫实验室标准化种群，确保结果可比性。

Effect of brake dust on Ae. albopictus larval life-traits
数据显示，刹车粉尘显著抑制蚊虫发育：250 mg L^?1组仅10.8%幼虫能羽化为成虫，500 mg L^?1组完全阻断发育。延迟发育的个体呈现异常巨大的体型（较对照组大34%），雄性翅形发生显著改变。行为学观察首次记录到高浓度组幼虫同类相食现象激增，暗示污染物可能破坏种群内部平衡。

元素生物累积模式
ICP-MS分析揭示元素累积的“双相模式”：铜（Cu）、镧（La）、铈（Ce）、钡（Ba）随浓度升高持续累积，而多数PTEs在50 mg L^?1出现峰值后下降。这种非线性关系可能源于高浓度下蚊虫代谢系统的崩溃，或是主动排泄机制的激活。

氧化应激响应
分子层面，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶基因在50 mg L^?1以上显著过表达，证实刹车粉尘诱发氧化应激。这种防御反应虽能短期缓解毒性，但长期可能耗竭能量储备，解释发育受阻现象。

讨论指出，该研究突破传统体外毒理测试局限，通过活体模型揭示PM对生物的多层次影响：从基因表达紊乱到种群动态改变。白纹伊蚊作为“生态哨兵”，其发育指标和元素累积特征可成为城市PM污染的敏感生物标志物。特别值得注意的是，刹车粉尘诱导的蚊虫发育延迟可能延长疾病传播窗口期，而形态行为改变可能影响其与人类宿主的互动模式。

这项研究为制定非尾气排放标准提供科学依据，并开创性地将医学昆虫学与环境污染研究相结合。未来需进一步探究刹车粉尘是否影响蚊媒的病毒携带能力，以及不同PM组分（如轮胎磨损颗粒）的协同效应。随着电动汽车普及，非尾气排放的生态影响或将超越传统尾气污染，成为城市环境健康的新挑战。