放射性物质对热带海洋微藻Tisochrysis lutea生长的影响及环境风险评估

为解决海洋石油和天然气基础设施退役过程中NORM（天然放射性物质）对海洋生态系统的潜在风险，研究人员开展了针对热带海洋微藻Tisochrysis lutea的γ辐射毒性研究。通过慢性生长抑制实验，发现该藻类在高达8.8 mGy/h的剂量率下仍表现出生长适应性，且国际辐射筛查阈值（10 μGy/h）对其具有保护性。该研究填补了海洋生物辐射毒性数据空白，为制定海洋辐射水质指南提供了科学依据。

　　

随着全球海洋石油和天然气基础设施陆续进入退役期，如何处置含有天然放射性物质（Naturally Occurring Radioactive Materials, NORM）的管道成为重大环境挑战。这些设施若被遗弃或改造成人工鱼礁，其内部积累的镭同位素（²²⁶Ra和²²⁸Ra）可能通过γ辐射持续影响周边海洋生物。目前国际辐射防护委员会（ICRP）提出的10 μGy/h筛查阈值主要基于淡水生物数据，而海洋生物辐射毒性数据仅占数据库的5.4%，这使现有标准对海洋生态系统的适用性存疑。

澳大利亚核科学技术组织（ANSTO）的研究团队选择热带海域广泛分布的海洋微藻Tisochrysis lutea作为模式生物，采用铯-137（¹³⁷Cs）密封辐射源开展为期72小时的慢性暴露实验。这项发表在《Journal of Environmental Radioactivity》的研究创新性地将化学毒理学方法应用于辐射研究，通过建立参考毒物（镍）数据库验证实验系统的可靠性，并利用贝叶斯模型（bayesnec）分析剂量-效应关系。

关键技术包括：1）基于OECD标准的微藻生长抑制实验；2）热释光剂量计（TLD）精确测定吸收剂量率；3）流式细胞术监测细胞生理参数；4）ICP-MS分析溶解金属浓度。实验设计严格控制光照（100 μmol/m²/s）、温度（25±2°C）和营养盐水平，确保数据可靠性。

3.1 质量控制验证

参考毒物镍的EC₅₀为583 μg/L，与文献值吻合，证实实验系统灵敏度符合要求。所有测试pH变化<0.4单位，对照组日均倍增数达1.4次（标准要求≥0.92次），满足OECD 201测试准则。

3.2 γ辐射效应

在0.01-7.9 mGy/h剂量范围内：

• 模型显示连续剂量-反应曲线，低剂量（<2.1 mGy/h）出现轻微兴奋效应（hormesis）

• 外推无显著效应浓度N(S)EC达8.8 mGy/h，远超ICRP海藻DCRL阈值（40-400 μGy/h）

• 流式细胞术未检测到叶绿素a（FL3）或细胞结构的显著改变

4. 研究启示

该研究首次证实T. lutea对γ辐射具有极强耐受性，支持现行筛查阈值对初级生产者的保护效力。但作者强调：1）需测试更多敏感海洋物种和亚致死终点（如DNA损伤）；2）应考虑NORM降解导致的α/β内照射复合效应；3）人工鱼礁场景下需评估辐射与重金属的协同作用。这些发现为制定基于物种敏感性分布（SSD）的海洋辐射水质标准奠定基础，对全球价值450亿美元的海洋设施退役决策具有重要指导意义。