升温增强塑料添加剂对海洋桡足类Centropages typicus的急性毒性及混合物效应

《Journal of Hazardous Materials》：WARMING INCREASES THE TOXICITY OF PLASTIC ADDITIVES IN THE MARINE COPEPOD CENTROPAGES TYPICUS

　　

摘要：变暖一致性地增加了常见塑料添加剂对海洋桡足类Centropages typicus的急性毒性。这种增强作用在较高的混合物浓度下更为显著，并因升温而加剧。亚致死混合物暴露强烈抑制B-酯酶（羧酸酯酶，CE；乙酰胆碱酯酶，AChE）活性；谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性则主要响应温度而非化学物质。研究人员测定了五种塑料添加剂——邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、双酚A（BPA）、四溴双酚A（TBBPA）、磷酸三苯酯（TPP）和2-乙基己基二苯基磷酸酯（EHDPP）——在16 °C和22 °C下对C. typicus的48 h半数致死浓度（LC₅₀），发现升温降低了大多数化合物的LC₅₀，尤其是有机磷阻燃剂（OPFRs），并增强了混合物的致死效应。在16 °C下，低浓度混合物的死亡率与独立作用（IA）模型一致，而高浓度混合物符合浓度加和（CA）模型。这些结果表明，海洋热浪可能增强塑料添加剂对桡足类的毒性。

论文解读

塑料污染已成为全球海洋环境的重大挑战。每年约有19-23百万吨塑料进入水生生态系统，若不改变生产和管理方式，到2030年可能增至近90百万吨。塑料中常添加多种化学助剂，如邻苯二甲酸酯、双酚类和有机磷阻燃剂，它们未与聚合物基质结合，容易浸出进入环境，且许多是内分泌干扰物或代谢调节物。与此同时，全球变暖导致海洋温度升高，海洋热浪事件更频繁、更强。升温会影响污染物的毒代动力学，增强其生物可利用性和生物累积，从而放大毒性。然而，关于塑料添加剂与急性升温对海洋浮游动物的联合效应研究仍然缺乏。为此，该研究以地中海常见桡足类Centropages typicus为模型，评估五种广泛使用的塑料添加剂在16 °C和22 °C（模拟急性热浪）下的单独和混合急性毒性，并利用亚致死生物标志物探索作用机制。

研究人员在2024年4月于西班牙Blanes（西北地中海）采集C. typicus标本，并在16 °C下于ICM-CSIC实验室培养。实验采用OECD指南的急性毒性试验，将成年雌性个体暴露于不同浓度的五种添加剂（DBP、BPA、TBBPA、TPP和EHDPP）48小时，计算LC₅₀；同时设置环境相关浓度混合物（mix-EC）、低等毒性混合物（mix-Low，每种添加剂为LC₄浓度）和高等毒性混合物（mix-High，每种为LC₁₀浓度），在16 °C和22 °C下比较死亡率。运用浓度加和（Concentration Addition, CA）与独立作用（Independent Action, IA）模型预测混合物毒性，并通过模型偏离比（Model Deviation Ratio, MDR）和Bootstrap置信区间进行评价。亚致死效应通过测定羧酸酯酶（carboxylesterase, CE）、乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase, AChE）和谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione-S-transferase, GST）活性来评价。

研究结果如下。3.1 单一塑料添加剂的急性毒性：五种化合物均引起浓度依赖性死亡。与16 °C相比，22 °C下多数化合物的LC₅₀显著降低：DBP毒性增强1.7倍，TPP增强约1.8倍，EHDPP增强约2.4倍，且这些差异达到统计显著（Z检验，p<0.05）。而BPA和TBBPA的LC₅₀未显示明显的温度效应，但TBBPA的浓度-响应曲线斜率与BPA不同。说明升温会增强大多数塑料添加剂的急性毒性，尤其是有机磷阻燃剂。3.2 混合物的急性毒性：三种混合物的死亡率均随浓度升高而增加，且所有浓度情景下22 °C处理组显著增加。尤其环境相关浓度混合物（mix-EC）在22 °C下死亡率从16 °C的33.3%上升至70.8%，低浓度混合物死亡率增加3.3倍，而高浓度混合物在两种温度下死亡率均高且无显著差异。表明升温可将亚致死暴露转化为显著致死效应。3.2.1 混合物的交互作用：在16 °C下，低浓度混合物观测死亡率（20.8%）与IA模型预测（13.1%，MDR=0.6）接近，但CA模型预测过高（63.8%，MDR=3.1）；高浓度混合物观测死亡率（79.2%）与CA模型预测（85.9%，MDR=1.1）吻合，而IA模型低估（30.3%，MDR=0.4）。说明随着浓度升高，混合毒性逐渐由独立作用向浓度加和转化。3.3 低混合暴露下的生物标志物响应：亚致死混合物（mix-Low）暴露使CE活性降至对照的7-10%，在两种温度下均强烈抑制；AChE活性在升温对照中降至约70%，混合暴露进一步降低，在22 °C下最低；GST活性仅受温度影响，22 °C对照比16 °C低约30%，化学暴露无显著额外效应。说明CE和AChE对塑料添加剂混合物敏感，而GST更反映热应激。

讨论指出，升温放大了大多数添加剂的急性毒性，与毒代动力学加速、代谢需求增加和解毒能力下降一致。EHDPP和TPP作为OPFRs，其温度依赖性增强尤为值得警惕，因为这类化合物正作为卤代阻燃剂的替代