纳米塑料与海洋升温的协同效应：胺修饰聚苯乙烯纳米颗粒对杜氏盐藻生理及细胞力学特性的影响

本研究探讨了海洋升温背景下胺修饰聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NH2 NPs）对海洋微藻杜氏盐藻（Dunaliella tertiolecta）的毒性增强机制，发现升温（30°C）加剧纳米塑料对藻类生长抑制、氧化应激（ROS）、光合效率及细胞纳米力学特性（如刚度与黏附性）的负面影响，为气候变暖与新兴污染物协同生态风险评估提供关键依据。

　　

Polystyrene nanoparticles characterization

胺修饰聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NH? NPs）购自Polysciences公司（美国）。原液为10%（w/v）固体悬浮液，含少量表面活性剂（<0.05% SDS）。制造商标称粒径为51 nm。使用前将原液涡旋1分钟，用超纯水（UPW）稀释至1%（w/v），再次短暂涡旋。该稀释液作为后续实验的储备液。

Characterization of nanoplastics

通过动态光散射（DLS）、电泳光散射（ELS）和透射电镜（TEM）对PS-NH? NPs在超纯水和天然过滤海水（18°C与30°C）中的理化性质与形态进行表征。DLS/ELS数据显示，在所有测试条件下，颗粒均表现出长达五天的胶体稳定性（表1）。

在超纯水中，测得的流体动力学直径（d_h）与供应商报告一致，平均值为51.2 nm（多分散指数PDI=0.08）。在18°C和30°C的海水中，d_h略微增加至约60 nm（PDI=0.15），表明颗粒在盐水中发生轻微聚集但仍保持稳定。Zeta电位在超纯水中为+35 mV，在海水中降至+15 mV（因离子屏蔽效应），但仍在胶体稳定范围内。TEM图像显示颗粒呈球形，尺寸分布均匀，与DLS结果一致。

Discussion

随着气候变化导致海洋持续升温，纳米塑料等新兴污染物对海洋微藻等初级生产者的威胁日益加剧。本研究探讨了纳米塑料与全球变暖相关温度升高对海洋绿藻杜氏盐藻（Dunaliella tertiolecta）的联合影响。在控制实验室条件下，杜氏盐藻培养于18°C和30°C并暴露于不同浓度PS-NH? NPs（0-200 mg L^?1）。结果显示，短期暴露（5天）下纳米塑料在30°C时对藻类生长的抑制更显著（EC₅₀值更低）。纳米塑料触发了两温度下过量的活性氧（ROS）产生，导致脂质过氧化和抗氧化酶活性升高，但这些响应在高温下减弱。光合性能在兩温度下均显著下降，但30°C时损伤较轻。原子力显微镜（AFM）显示纳米颗粒在两条件下均黏附于藻表面，但仅在30°C时观察到细胞刚度与黏附性显著降低。总体而言，海洋升温加剧了纳米塑料对海洋微藻的多种负面影响，尤其是生长抑制和细胞表面损伤。由于微藻是重要初级生产者，升温与纳米塑料的联合暴露构成显著生态风险，可能破坏海洋生态系统的稳定性与生产力。这些结果强调了在气候相关情景下评估纳米塑料与其他污染物影响的重要性，以改进生态风险评估。

Conclusion

本研究探讨了纳米塑料与升温对海洋绿藻杜氏盐藻（Dunaliella tertiolecta）的联合影响。暴露于胺修饰聚苯乙烯纳米颗粒（PS-NH? NPs）显著改变了杜氏盐藻的生理与纳米力学特性，响应强烈依赖于纳米塑料浓度与温度。生长抑制在两条件下均发生，但在30°C时更显著（EC₅₀值更低）。纳米塑料触发了两温度下过量的ROS产生，导致氧化损伤（如脂质过氧化）和抗氧化酶活性升高，但高温减弱了这些响应。光合效率下降在两温度下均显著，但30°C时损伤较轻。AFM显示纳米颗粒黏附于藻表面，但仅在30°C时细胞刚度与黏附性显著降低。这些发现表明，海洋升温可加剧纳米塑料对微藻的毒性，尤其生长抑制与细胞表面损伤。由于微藻是海洋食物网基础，纳米塑料与升温的联合效应可能对海洋生态系统稳定性与功能构成严重威胁。本研究强调了在气候变暖背景下评估新兴污染物生态风险的必要性。