综述:微塑料作为环境污染物在食物链中的载体:评估联合毒理学效应与生物可利用性

【字体: 时间:2025年09月29日 来源:Toxicology Letters 2.9

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  本综述系统探讨了微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)作为环境污染物(包括疏水性有机物、重金属、添加剂及微生物)载体的作用机制,重点分析了其在食物链中的迁移、污染物在胃肠道中的解吸与生物可给性(Bioaccessibility),以及联合暴露引发的协同/拮抗毒性效应(如氧化应激、免疫代谢紊乱),为风险评估提供关键科学依据。

  
引言
全球塑料年产量已超过3.9亿吨,其中近80%自1950年代以来最终进入 landfill 或自然环境,并逐渐迁移至水生生态系统。微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)因其持久性及对污染物的载体效应,成为环境与健康领域的重要议题。
污染物吸附机制
MPs/NPs通过物理化学作用吸附各类污染物。疏水性分配是主要机制,尤其适用于非极性有机物(如多环芳烃PAHs、多氯联苯PCBs)与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等高分子塑料的结合。π-π相互作用促进芳香族污染物(如双酚A/BPA)与聚苯乙烯(PS)等含芳香环聚合物的结合。静电吸引则介导离子型污染物(如重金属Cd2+、Pb2+)与表面带电塑料的结合。氢键和孔隙捕获亦贡献于添加剂(如邻苯二甲酸盐)及微生物的吸附。聚合物类型、粒径、环境老化(如光降解增加比表面积)及生态冠(Eco-corona)形成显著影响吸附容量与稳定性。
生物摄入与食物链迁移
MPs/NPs通过被动摄食进入食物链底层。滤食性生物(如贝类、浮游动物)误食水体中悬浮颗粒;沉积食性生物摄入沉降颗粒;更高营养级生物则通过捕食含MPs/NPs的猎物实现间接摄入。研究表明,MPs/NPs广泛存在于鱼类、甲壳类、盐、糖、蜂蜜等多种食品中,最终通过饮食进入人体。
生物可给性与生物可利用性
污染物从MPs/NPs基质中的释放是毒性效应的前提。体外模拟胃肠环境显示,解吸程度受污染物极性、塑料老化状态、消化液pH及胆盐浓度影响。疏水性污染物在肠道胆盐乳化作用下更易释放。生物可给性(Bioaccessibility)定义为污染物在胃肠液中释放的比例,而生物可利用性(Bioavailability)指实际被吸收进入循环系统的部分。粒径极小的NPs可能携带污染物直接穿透肠上皮细胞,增加暴露风险。
联合毒性效应
MPs/NPs单独暴露可诱发氧化应激(Reactive Oxygen Species/ROS升高)、炎症反应、代谢紊乱与生殖毒性。但与吸附污染物的联合暴露往往产生协同或拮抗效应:例如MPs与BPA协同加剧肝脏代谢障碍;与重金属联合可能通过抑制抗氧化酶活性增强细胞损伤;而与某些有机污染物则可能因竞争结合位点而减弱毒性。效应取决于浓度、粒子特性及生物体系。
人类健康风险
主要暴露途径包括食品摄入、饮水(自来水/瓶装水)、空气吸入(纺织纤维、轮胎磨损)及皮肤接触。MPs/NPs可穿越肠/肺屏障,迁移至淋巴、肝脏等组织,其携带的污染物可能在内脏中解吸,造成累积暴露。潜在健康影响涉及免疫失调、代谢综合征、神经毒性及生殖发育障碍,但长期低剂量暴露的真实风险仍需深入评估。
结论与展望
MPs/NPs作为污染物载体的角色已得到证实,但其在复杂环境中的行为与健康影响仍需量化。未来研究需统一方法标准,拓展真实暴露场景数据,并深入探索颗粒 translocation 机制与长期低剂量复合效应,以支撑精准风险评估。
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