巴西东南部富营养化潟湖中尼罗罗非鱼的金属/类金属污染、氧化应激与遗传毒性研究

本研究针对城市化沿海潟湖生态系统中的金属污染问题，以巴西Jacarépaguá潟湖的尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）为研究对象，通过ICP-MS检测肝脏和肌肉组织中金属/类金属含量，结合SOD、GST、GSH、LPO等氧化应激指标及彗星实验（DNA损伤），揭示了季节性降雨对污染物分布的影响及生物标志物的响应规律。研究发现湿季（春夏季）金属多样性增加，伴随SOD活性降低38-78%、肝脏CARB升高119-662%，证实了慢性污染导致的氧化损伤和遗传毒性，为城市潟湖生态风险评估提供了重要依据。

　　

在巴西里约热内卢西部的Jacarépaguá潟湖，城市化进程带来的未经处理污水排放和地表径流，使得这片水域成为金属和类金属污染的"重灾区"。这片面积仅3.7 km²的潟湖，承受着周边47%土地城市化扩张的压力，水体更新率低至1.64%，重金属在沉积物中不断累积。更令人担忧的是，作为当地重要的经济鱼种，尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）正面临着"毒从口入"的威胁——它们不仅通过食物链富集重金属，还可能将这些污染物传递给以它们为食的人类。

为了揭开这个生态谜题，来自巴西高等教育人才协调委员会（CAPES）和里约热内卢州研究支持基金会（FAPERJ）的研究团队开展了一项为期一年的追踪研究。他们选择尼罗罗非鱼作为"环境哨兵"，因为这个物种具有底栖-浮游混合摄食习性，能全面反映水体和沉积物污染状况。研究人员在潟湖的5个固定采样点，按季节采集了44尾鱼样，同时收集表层水样，通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）定量分析了肝脏和肌肉中的金属/类金属含量，并检测了超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、还原型谷胱甘肽（GSH）、脂质过氧化（LPO）等氧化应激指标，以及通过彗星实验评估DNA损伤程度。

研究发现，水质理化分析显示潟湖已严重超出巴西法定标准。在鱼类组织中检测到砷（As）、镉（Cd）、汞（Hg）和铅（Pb）等多种污染物，且呈现明显的季节性差异：多雨季节（春夏季）的样本显示出更高的金属多样性，这与降雨增加导致的径流输入有关。生物标志物分析揭示了令人担忧的生理变化：肝脏SOD活性降低38-66.5%，肌肉SOD活性降低35-78%；肌肉中金属硫蛋白（MT）水平季节性升高39-280%；夏季采集的个体表现出最显著的DNA损伤。这些数据表明，尽管鱼类启动了MT等保护机制，但仍不足以完全抵消污染造成的氧化压力。

通过主成分分析（PCA），研究人员发现不同季节的金属积累模式和生理应激反应存在明显差异。特别值得注意的是，钛（Ti）与LPO（ρ=-0.93）和MT（ρ=-0.85）呈显著负相关，而汞（Hg）与GSH（ρ=-0.90）也呈现负相关关系。这些发现为理解金属污染物在生物体内的相互作用提供了新线索。

这项发表在《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》的研究首次系统揭示了Jacarépaguá潟湖鱼类面临的复合污染威胁。研究证实，即使在亚致死浓度下，长期金属暴露仍会导致显著的氧化损伤和遗传毒性，这种影响还受到季节性环境变化的调控。这些发现不仅为热带城市潟湖的生态风险评估提供了重要基线数据，也为制定基于生物标志物的环境监测方案奠定了科学基础。正如研究者强调的，在气候变化导致极端降水事件增加的背景下，这类研究对预测未来污染趋势具有特殊价值。