综述:微塑料和全氟/多氟烷基物质在淡水模型生物(水蚤、斑马鱼和单细胞绿藻)中的毒性:系统性综述

【字体: 时间:2025年07月16日 来源:Environmental Pollution and Management

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  这篇综述系统评估了微塑料(MP)和全氟/多氟烷基物质(PFAS)在三种淡水模式生物中的毒性效应,揭示了慢性暴露下MP的尺寸/形状依赖性毒性和PFOS/PFOA的协同作用,特别指出环境相关浓度下混合污染物的生态风险研究存在重大缺口。

  

微塑料(MP)和全氟/多氟烷基物质(PFAS)作为持久性环境污染物,正对淡水生态系统构成严峻挑战。这篇系统性综述聚焦三种关键模式生物——水蚤(Daphnia)、斑马鱼(Danio rerio)和单细胞绿藻,通过分析68项研究揭示了这些污染物的毒性特征与作用机制。

1. 微塑料的毒性特征
MP的毒性呈现明显的形态依赖性:不规则碎片比规则微珠更具破坏性,小尺寸颗粒(如<100 μm)因更大比表面积导致更高生物毒性。聚氯乙烯(PVC)在藻类中表现出最强生长抑制,而聚乙烯(PE)碎片可使斑马鱼肠道黏膜细胞损伤。慢性暴露(>21天)下,即使环境相关浓度(1-100 mg/L)的MP也会引发跨代效应,如水蚤后代数量减少80%,斑马鱼出现骨骼发育异常。值得注意的是,含添加剂(如增塑剂DiNP)的"真实环境MP"比原始MP毒性高3-5倍。

2. PFAS的差异化毒性
全氟辛烷磺酸(PFOS)的急性毒性(48-h EC50=79.35 mg/L)显著强于全氟辛酸(PFOA),两者混合时产生协同效应,使斑马鱼胚胎死亡率增加40%。新型PFAS替代品(如GenX)同样引发关注——在绿藻中下调光合作用基因表达,其IC50值低至40.3 mg/L。特别值得注意的是,PFAS碳链长度与毒性正相关,C12的PFDoA比C8的PFOA对水蚤的 immobilisation效应强6倍。

3. 混合污染的生态风险
目前仅有一项研究探讨MP与PFAS联合毒性:PET微纤维与PFOS/PFOA的三元混合物对水蚤产生59%加和效应与41%协同效应,导致生殖周期延迟2个世代。这种相互作用可能源于MP作为"污染物的特洛伊木马",通过表面吸附促进PFAS的生物可利用性。

未来研究方向
亟待建立标准化评估体系,重点突破:

  • 多污染物协同作用机制
  • 真实环境混合物(含MPACs)的慢性效应
  • 新型PFAS的构效关系
  • 跨物种生物标志物开发

这些发现为制定淡水生态系统保护策略提供了关键科学依据,突显了复杂污染物网络下的生态风险评估重要性。

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