《Environmental Pollution》：Combined contamination of microplastics and heavy metals in a riverine ecosystem: insights from fish and amphibian species
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微塑料与重金属在伊朗塞迈雷赫河鱼类和两栖类中的共存及生物累积特征分析。研究首次同时检测到71份样本中微塑料（纤维为主，68%占比）及铅、镉、铬等重金属，发现两栖类（如P. bedriagae）MP摄入量较鱼类高9%，且重金属分布存在物种特异性，鱼类的锌和铜累积量更高，而两栖类铅和铬浓度显著升高。多元分析表明MPs与重金属存在强正相关性，可能通过吸附增强金属生物有效性，揭示两栖类作为复合污染更敏感指示生物的价值。
Masoumeh Najibzadeh|Amir Ansari
伊朗阿拉克大学理学院生物系，阿拉克 384817758
摘要
微塑料（MPs）和重金属（HMs）越来越被认为是对水生生态系统和人类健康构成严重威胁的新污染物。然而，不同脊椎动物群体之间的比较评估仍然有限。本研究首次同时评估了伊朗西部塞马雷河中的淡水鱼（Barbus luteus、Capoeta damascina、Barbus barbulus）和两栖动物（Pelophylax bedriagae、Bufotes sitibundus）体内的微塑料和重金属含量。共分析了71个样本，检测了微塑料的丰度和特性，以及Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和As在组织中的浓度。所有物种中都检测到了微塑料，其中两栖动物摄入的微塑料颗粒数量显著多于鱼类（约高9%）。微塑料主要以纤维形式存在（约占68%），其中聚酯（PES）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最常见的聚合物。不同物种之间的重金属浓度存在显著差异：鱼类体内积累了较高的Zn和Cu含量，而两栖动物体内则表现出较高的Pb和Cr含量。多变量分析证实了这些物种间的差异，且这种差异与体型无关。微塑料丰度与某些金属（尤其是Pb、Cd和As）之间存在强烈的正相关关系，表明微塑料可能作为载体，增加金属的生物可利用性。这些发现表明两栖动物是对复合污染特别敏感的指示物种，并强调塞马雷河同时受到微塑料和重金属的双重威胁。研究结果强调了需要进行综合监测、风险评估和管理策略，以应对淡水生态系统中的新兴污染物问题。
引言
微塑料作为新兴污染物，以及重金属作为经典且持久的污染物，是对水生环境最严重的威胁之一，对生态系统和人类健康产生不利影响。塑料的大量生产及其分解产生的细小颗粒导致大量微塑料进入水资源（Debnath等人，2024年）。这些颗粒可单独对水生生物造成物理和毒性作用，包括组织损伤、氧化应激、繁殖能力下降和摄食模式改变（Parker等人，2021年）。另一方面，如Pb、Cd、Cr和Cu等重金属由于在食物链中的高持久性和生物累积性，对水生生物和人类消费者的健康构成严重威胁（Akter等人，2024年）。虽然最初的研究主要集中在海洋和海洋栖息地的微塑料污染上，但最近的研究表明淡水环境也受到这些污染物的严重影响（Parker等人，2021年）。由于淡水鱼的栖息范围有限且在食物链中起关键作用，因此它们被认为是研究微塑料污染的合适生物指示物种（Parker等人，2021年）。在全球许多河流和湖泊中，来自陆地的微塑料通过城市废水、工业排放物和塑料材料的风化进入环境（Debnath等人，2024年）。此外，来自伊朗（Rezaei Kahkha等人，2025年）和其他亚洲地区（Akter等人，2024年）的最新报告表明，微塑料和重金属在淡水中的存在对公共健康和环境构成了新的挑战。
大量研究证实了微塑料作为各种污染物（包括重金属）传输载体的作用（Holmes等人，2012年；Brennecke等人，2016年；Chen等人，2025年）。微塑料的高比表面积、老化过程中产生的官能团以及微生物生物膜的形成增强了其吸附和传输金属的能力（Liu等人，2021年）。此外，pH值、温度和聚合物类型等环境条件也会影响微塑料的金属吸附能力（Chen等人，2023年）。在现实环境中，这些相互作用可能导致复合毒性，并在细胞、组织和行为层面对水生生物造成不利影响（Chen等人，2023年）。最近的实地调查表明，多种水生物种中同时存在微塑料和重金属。例如，在孟加拉国的一项针对淡水鱼的研究中发现了微塑料和重金属；尽管金属浓度低于允许限值，但报告了铬的潜在致癌风险（Akter等人，2024年）。在伊朗，对扎博尔地区饮用水源的检查显示微塑料普遍存在，它们可作为Fe、Pb和Ni等金属的载体（Rezaei Kahkha等人，2025年）。Najibzadeh（2025年）对Khorramroud河中的C. saadii和C. trutta的研究表明，不同组织中的金属积累量存在差异，肝脏和鳃中的金属浓度最高。肝脏中的锌（Zn）浓度超过了全球允许限值。这些发现突显了研究伊朗西部本土淡水物种中金属积累的重要性。
此外，Najibzadeh等人（2024年）对两栖动物P. bedriagae>的研究显示，超过85%的样本受到微塑料污染，其中聚酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维占最大比例。该研究观察到微塑料负荷与组织中重金属浓度之间存在正相关关系，表明微塑料可能加剧了金属的毒性。这些证据强调了在淡水环境中考虑这些污染物潜在协同作用的重要性。两栖动物，特别是在其幼体阶段，是对水质变化最敏感的脊椎动物群体之一。其透皮性、水生-陆地双生活周期以及与沉积物和水柱的直接接触使这一群体更容易受到微塑料和重金属等新兴污染物的影响（Kerby等人，2010年）。近几十年来全球两栖动物种群的下降与化学污染物密切相关（Blaustein等人，2003年），这进一步证明了将它们作为敏感生物指示物种的必要性（Rahman等人，2024年）。最近的研究还表明，两栖动物幼体与鱼类相比，对微塑料和金属的暴露模式有所不同（Szkudlarek等人，2024年）。因此，同时研究两栖动物幼体和鱼类对于更准确地了解环境压力至关重要。
尽管已有许多关于微塑料和重金属在淡水中的存在及其相互作用的研究，但仍存在重要的知识空白。许多研究仅限于特定生物群体（如鱼类）或单一环境类型（如水或沉积物），关于不同物种（尤其是鱼类和两栖动物）之间的比较信息很少。这一限制导致缺乏对不同物种对污染物敏感性的全面了解。本研究首次在同一河流生态系统中同时比较了两栖动物幼体和鱼类，揭示了这两个群体在暴露于复合污染物方面的差异和相似之处。这种创新方法不仅有助于填补现有的知识空白，还可以为确定监测淡水河流的最准确生物指示物种提供科学依据（Adams，2002年）。基于此背景，本研究旨在调查伊朗西部塞马雷河中鱼类和两栖动物物种同时受到微塑料和重金属污染的情况。研究的主要目标包括：识别并确定鱼类和两栖动物样本中微塑料的特性（形状、大小、颜色和聚合物类型），测量生物组织中选定重金属（Pb、Cr、Cu和Cd）的浓度，比较鱼类和两栖动物物种之间的污染模式以识别潜在的暴露水平差异，并分析微塑料的存在与研究物种中重金属浓度之间的潜在关系，从而找到更好的复合污染评估生物指示物种。
研究区域
本研究在伊朗西部的塞马雷河进行。这条河流是卡克赫河流域的重要支流之一，全长417公里，是伊朗第三长的河流。它由Gamasiab和Qarasu两条支流汇合而成，流经扎格罗斯山脉后最终注入伊朗-伊拉克边境的Hoor al-Azim湿地（Rahimi等人，2017年）。该地区的水文研究表明
微塑料分布分析
微塑料在站点1的积累量最高（图1b）。五种物种之间的微塑料丰度存在显著差异（Kruskal-Wallis检验，p = 0.0006，df=4，H=18.95），鱼类和两栖动物群体之间也存在显著差异（Mann-Whitney U检验，p = 0.039，U=428），其中P. bedriagae和C. damascina>每个体所含微塑料数量最多（表2）。平均而言，两栖动物个体摄入的微塑料比鱼类多9.17%。所有物种中，微塑料数量与体长或体重之间均无显著相关性
讨论
这项针对塞马雷河71个鱼类和两栖动物样本的研究提供了微塑料和重金属同时污染的明确证据。一个关键发现是两栖动物幼体的胃肠道中微塑料的平均丰度显著高于鱼类。纤维（占68–69%），主要为<0.25毫米大小，无色/白色/黑色，这与全球淡水物种的模式一致（Najibzadeh等人，2025年；Rezaei Kahkha等人，2025年）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析进一步证实了这一点
结论
本研究首次提供了塞马雷河中鱼类和两栖动物物种中微塑料和重金属同时存在的全面证据，表明这两类污染物可能存在重叠和相互作用。结果表明，两栖动物幼体比鱼类更容易摄入微塑料，并在其组织中积累更高浓度的某些有毒金属（如Pb和Cr）。相比之下，鱼类则表现出更高的
作者贡献声明
Amir Ansari：撰写原始草稿。Masoumeh Najibzadeh：撰写原始草稿、方法论设计、实验实施、数据分析、概念化
未引用参考文献
Ockleford等人，2018年；Tan等人，2025年。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢伊朗共和国环境保护组织在本研究开发和执行过程中提供的慷慨支持。此外，作者还感谢阿拉克大学（伊朗阿拉克）专门实验室的专家们在此研究中提供的指导。
