关于多环芳烃在中国典型海湾采集的文蛤（Mactra veneriformis）中的组织特异性生物累积、健康风险及综合生物标志物反应的研究

《Environmental Pollution》：Study on the tissue-specific bioaccumulation, health risk, and integrated biomarker response of polycyclic aromatic hydrocarbons in clams Mactra veneriformis collected from typical bays, China

多环芳烃（PAHs）在莱州湾和海州湾沉积物及文蛤组织中的分布、生态与健康风险及基于Spearman相关性的组织特异性整合生物标志物响应（IBR）方法研究。

　　

李泽源|齐瑞成|蔡荣军|谢松辉|李鹏飞|潘 luqing

中国海洋大学教育部海洋养殖重点实验室，中国青岛市，邮编266003

摘要

多环芳烃（PAHs）作为一类典型的持久性有机污染物（POPs），由于主要来源于有机物的不完全燃烧，因此很难控制。本研究调查了中国莱州湾和海口湾沉积物以及蛤蜊Mactra veneriformis中16种优先控制PAHs的存在情况、生态和健康风险以及组织特异性生物效应。与其他中国海湾相比，沉积物中的PAH浓度处于中等水平，但低于许多国际海湾的浓度；平均效应范围-中位数商（M-ERM-Q）值表明生态风险较低。组织特异性分析显示，消化腺中积累的PAHs水平显著高于鳃、外套膜和闭壳肌，从而导致更高的健康风险（增量寿命癌症风险和暴露边际）。本研究开发了一种新的组织特异性综合生物标志物响应（IBR）方法，该方法通过Spearman相关性对PAHs水平进行生物标志物筛选。消化腺的IBR与污染和风险指数显示出最强的相关性，证明其作为早期预警指标的敏感性。这项研究通过组织特异性生物积累、生物标志物筛选和风险评估提供了一个全面的框架，为监测沿海生态系统中的POPs提供了有价值的见解。

引言

化学监测的局限性给宏观尺度的水生风险评估带来了重大挑战，需要整合生物监测方法来直接评估累积生态影响（Bub等人，2025年）。传统上，生物监测研究主要关注整个生物体内的污染物浓度。然而，越来越多的证据表明，不同组织中的污染物分布和毒理学效应存在显著差异（Zhou等人，2022年）。尽管如此，大多数现有研究忽略了组织特异性反应，从而忽视了潜在的关键毒代动力学和毒效学信息。生物标志物作为对环境压力的分子、生化或生理反应，可以提供生态扰动的早期预警（Gr?dinariu等人，2025年；Truchet等人，2025年）。综合生物标志物响应（IBR）将多个生物标志物信号整合为一个单一值，是评估暴露于环境污染物的生物整体健康状况的强大工具（Li等人，2020年；Teng等人，2021年；Cui等人，2023年）。然而，目前的生物标志物应用在生物监测中主要依赖于整个生物体或非特异性组织匀浆，这可能会掩盖组织对污染的特异性反应（Babic等人，2017年）。此外，基于生物标志物对污染梯度的敏感性和相关性进行筛选的做法经常被忽视，特别是在组织特异性背景下（Zhao等人，2024年）。

多环芳烃（PAHs）作为一种普遍存在的持久性有机污染物（POPs），来源于热源和岩石源，由于其致癌、致突变和致畸特性，对海洋生态系统和人类健康构成重大威胁（Li等人，2021年；Qu等人，2022年；Tumwesigye等人，2023年）。尽管近年来像全氟和多氟烷基物质（PFAS）、有机磷酸酯、药物和微塑料等新兴污染物受到了越来越多的关注，但多环芳烃（PAHs）仍然是沿海环境中的优先控制持久性有机污染物（POPs）（Lin等人，2023年）。在受工业活动、航运和化石燃料燃烧影响的半封闭海湾中，PAHs仍然主导着沉积物中的有机污染负担（Zhang等人，2009年）。此外，与PAHs相关的毒代动力学和生物标志物反应相对较为明确，使其成为在复杂现场条件下开发和验证组织特异性生物监测框架的合适模型污染物组。在中国，莱州湾和海口湾——分别是渤海和黄海的重要经济和生态区域——面临多重污染压力（Wu等人，2024年；Yan等人，2024年），但这些地区的PAHs综合风险评估仍然有限。双壳类动物，如蛤蜊Mactra veneriformis，在渤海和黄海广泛分布，并因其滤食行为、广泛的分布能力和积累污染物的能力而被用作海洋监测程序中的生物指示物（Zhao等人，2023年；Li等人，2024年）。据我们所知，此前没有研究系统地筛选和验证用于现场采集贝类中PAHs监测的组织特异性生物标志物。

虽然一些研究人员测量了不同组织中的生物标志物，例如Madeira等人（2017年）分析了Chaetopleura angulata的压力反应，但生物标志物的选择并未基于与污染水平的统计相关性。同样，Yang等人（2025年）在受控纳米塑料暴露实验中应用了组织特异性IBR方法，但将这些方法应用于现场条件并与多指标风险评估相结合的研究尚未展开。因此，本研究旨在：（1）调查莱州湾和海口湾沉积物中16种优先控制PAHs的空间分布和生态风险；（2）分析蛤蜊M. veneriformis中PAHs的组织特异性生物积累和健康风险；（3）开发并验证一种组织特异性IBR方法，该方法结合了基于Spearman相关性的生物标志物筛选。我们假设组织特异性生物标志物特征将反映PAHs的差异积累及其相关的毒理学效应。通过整合化学分析、风险评估和生物标志物验证，本研究为监测沿海生态系统中PAHs污染及其生物影响提供了一个新颖而全面的框架。

研究区域和现场采样

在莱州湾和海口湾共设立了7个采样点，这两个海湾分别属于渤海和黄海（图1A）。详细站点特征见补充表S1。使用专用耙子在每个站点的低潮区、中潮区和高潮区收集了表面沉积物样本（300克；深度：0-5厘米）以及60只M. veneriformis蛤蜊，每个站点获得了三个独立重复样本。每个重复样本包含100克沉积物

表面沉积物中PAHs的空间分布和生态风险

如图2所示，沉积物中16种PAHs的总浓度范围为66.98至196.58 ng/g干重，其中Phenanthrene（Phen）是最常见的成分（图2A）。将我们研究中的莱州湾和海口湾的结果与全球其他海湾系统的16种PAHs含量进行比较后发现，中国阿里湾沉积物岩芯中的16种PAHs浓度为16.3至151.5 ng/g干重（Li & Tao，2025年），三亚湾潮间带沉积物中的浓度为87.2至179.5 ng/g干重

结论

总体而言，本研究全面调查了中国莱州湾和海口湾沉积物以及蛤蜊M. veneriformis中16种PAHs的空间分布、生态风险、组织特异性生物积累、健康风险和综合生物标志物响应。沉积物中Σ16 PAHs的浓度与其他中国海湾的报告范围一致，且低于许多国际沿海系统的浓度，表明污染水平处于中等。生态风险评估

CRediT作者贡献声明

蔡荣军：研究。谢松辉：研究。李泽源：写作——审稿与编辑，写作——初稿，可视化，验证，监督，软件，方法学，研究，正式分析，数据管理，概念化。齐瑞成：软件，方法学，研究。李鹏飞：研究。潘 luqing：监督，资源，项目管理，资金获取，概念化

未引用的参考文献

Ellman等人，1961年；美国环境保护署，1992年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突。

写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本工作时，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来提高手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，作者根据需要仔细审查和编辑了内容，我们对已发表文章的内容负全责。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：32273106）的财政支持。我们衷心感谢水生动物环境生理学实验室的工作人员在沉积物和M. veneriformis蛤蜊采样方面的协助。