《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Tyre-derived ecotoxicity: Differentiating the effects from particles and chemical leachates on the blue mussel
Mytilus edulis
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本研究针对轮胎磨损颗粒(TRWP)在海洋环境中引发的生态毒性问题，通过系统比较原始轮胎颗粒(TP)、预浸出颗粒(TPL)及其浸出液(L)对蓝贻贝(Mytilus edulis)的差异化影响，首次实验验证了化学添加剂(如6PPD/6PPDQ)与物理颗粒的协同毒性机制。研究发现在环境相关浓度(0.1 g/L)下，颗粒介导的暴露途径导致更显著的生物累积效应，而浸出液则引发更早的神经毒性响应。该成果为轮胎衍生污染的风险评估提供了关键理论依据。
随着全球汽车保有量的持续增长，轮胎磨损颗粒已成为海洋环境中不容忽视的新型污染物。这些由轮胎与路面摩擦产生的微小颗粒，每年约有600万吨进入环境系统，其中12%最终汇入海洋。轮胎颗粒不仅含有复杂的合成橡胶成分，更携带多种化学添加剂，包括抗氧化剂、增塑剂和硫化促进剂等。这些物质在海洋环境中持续浸出，对滤食性生物构成严重威胁。然而，当前研究面临一个关键难题：观测到的生物毒性效应究竟主要源于颗粒物的物理作用，还是化学添加剂的毒性，或是二者协同效应？这一机制认知的缺失严重制约了精准环境风险评估体系的建立。
为解决这一科学问题，挪威水研究所（NIVA）的M. Elisabetta Michelangeli领衔的研究团队在《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》发表了创新性研究成果。研究团队以具有重要生态指示作用的蓝贻贝为模型生物，设计了严谨的暴露实验体系。通过对比暴露于原始轮胎颗粒(TP)、14天预浸出颗粒(TPL)以及单纯浸出液(L)三组实验，在环境相关浓度(0.1 g/L)下进行36天暴露观测，成功区分了物理颗粒与化学添加剂对海洋生物的差异化影响路径。
研究团队运用了多项关键技术方法：采用动态图像分析(DIA)和扫描电镜(SEM)表征颗粒形态；通过高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)定量分析有机添加剂；利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测金属含量；结合热解-气相色谱/质谱(Py-GC/MS)和显微成像技术追踪颗粒内化过程；并系统评估了包括溶酶体膜稳定性(LMS)、乙酰胆碱酯酶(AChE)活性、抗氧化酶系(CAT/GPx/GR/GST)和脂质过氧化(LPO)在内的多维度生物标志物响应。
3.1. 颗粒物表征
形态学分析显示轮胎颗粒(TP)主要呈球形光滑特征，粒径范围30.2-389μm，平均135±65μm。预浸出处理(TPL)未显著改变颗粒基本形态，但表面粗糙度增加，表明浸出过程主要影响表面化学特性而非物理结构。
3.2. 颗粒内化
组织分布分析揭示消化腺是颗粒主要累积部位，暴露28天时TP和TPL组均检测到显著内化。值得注意的是，净化一周后鳃组织仍滞留颗粒，表明鳃部可能成为颗粒长期滞留位点。两种检测方法（视觉计数与Py-GC/MS）结果存在差异，凸显了轮胎颗粒检测的技术挑战。
3.3. 浸出液与水相化学分析
在100%浸出液储备液中鉴定出19种有机添加剂，其中1,3-二苯胍(DPG)浓度高达4065μg/L。暴露水箱中检测到6PPD、6PPDQ等关键添加剂，浓度虽较储备液低3-4个数量级，但仍持续存在。锌(Zn)作为轮胎重要组分，在TP组暴露28天时达到31.56μg/L峰值，显示持续释放特性。
3.4. 组织累积效应
化学分析显示轮胎添加剂在贻贝组织呈明显累积效应，其中消化腺的TMQ浓度高达4087ng/g ww。特别值得注意的是，6PPDQ虽在水相浓度较低(0.17μg/L)，却在鳃部呈现高累积特性(65.3ng/g ww)，表明其强生物富集潜能。金属分析以锌为主导，消化腺浓度在TP组达300.4μg/g dw，显著高于对照组。
3.5. 生物标志物响应
条件指数(CI)未显示显著变化，表明暴露浓度下未引起整体健康恶化。而神经毒性标志物AChE活性呈现暴露途径特异性抑制：L组在第7天即出现抑制，反映浸出液化学物质的快速生物效应；TP组则在第28天才出现抑制，体现颗粒介导的延迟毒性。抗氧化系统响应呈现组织特异性，消化腺CAT活性在L组第14天显著下降，而颗粒暴露组延迟至净化期才出现变化。GPx活性在鳃部呈现差异化响应：L组早期抑制，TPL组中期激活，表明化学物质与颗粒存在不同的作用时序。
主成分分析(PCA)进一步证实有机添加剂是氧化应激和神经毒性的主要驱动因子。相关性分析显示DPG与多种添加剂显著相关，提示其可能作为轮胎污染的关键指示物。
这项研究通过创新性的实验设计，首次在环境相关浓度下系统解析了轮胎颗粒污染中物理与化学组分的相对贡献。研究结果表明，轮胎颗粒不仅作为污染物本身，更重要的是作为化学添加剂的输送载体，通过颗粒内化途径显著增强添加剂的生物可利用性。这种"特洛伊木马"效应对于准确评估轮胎磨损颗粒的生态风险具有重要启示。
研究发现的组织特异性累积模式（消化腺为主要富集部位）和时效性毒性响应（浸出液早期效应vs颗粒延迟效应），为建立精准生物监测指标提供了科学依据。特别是6PPDQ等添加剂表现出的强组织亲和性与持久性，提示需要关注其长期生态效应。
该成果对完善海洋环境风险评估框架具有重要实践意义。当前以水相浓度为基础的评估方法可能低估颗粒介导的暴露风险，研究建议未来风险评估应同时考虑颗粒相与溶解相的共同作用。此外，研究建立的多层次生物标志物体系为轮胎污染的生物监测提供了可借鉴的技术路径。
尽管研究存在单一浓度、实验室条件等局限，但其揭示的机制规律为理解复杂环境污染物的生物效应提供了新视角。随着全球轮胎磨损污染持续加剧，这项研究为制定科学的管控策略奠定了重要理论基础，对保护海洋生态系统健康具有深远意义。
