《Environmental Pollution》：Wolf hair for biomonitoring arsenic, selenium, cadmium and lead exposure: a comparative study with internal organs
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本研究旨在评估毛发是否可作为伊比利亚狼（Canis lupus signatus）非侵入性生物监测基质，通过比较砷（As）、硒（Se）、镉（Cd）和铅（Pb）在毛发、肝脏和肾脏组织中的浓度。研究人员分析了西班牙西北部2018至2022年间采集的77只伊比利亚狼
本研究旨在评估毛发是否可作为伊比利亚狼（Canis lupus signatus）非侵入性生物监测基质，通过比较砷（As）、硒（Se）、镉（Cd）和铅（Pb）在毛发、肝脏和肾脏组织中的浓度。研究人员分析了西班牙西北部2018至2022年间采集的77只伊比利亚狼样本，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定元素浓度。结果显示，As和Pb在毛发中浓度最高，而Se和Cd则优先蓄积于肝脏和肾脏。年龄分析表明，As在毛发中的浓度以幼崽显著高于成体（p < 0.05），Se在肝脏中亚成体显著高于成体（p < 0.05），Cd在毛发中成体显著高于幼崽（p < 0.01），而Pb在各组织中均未观察到显著的年龄差异。相关性分析显示，As、Cd和Pb在肝脏与肾脏之间存在强正相关（p < 0.001），但毛发与内脏组织间的相关性普遍较弱。研究认为，毛发可作为补充性的非侵入性监测基质，尤其适用于评估Pb的慢性暴露，但不能直接替代内脏组织反映体内负荷。本研究为伊比利亚狼提供了As、Se、Cd和Pb的基础浓度数据，支持该物种作为环境污染物哨兵物种的应用。
一、研究背景与科学问题
潜在有毒元素（Potentially Toxic Elements, PTEs）是一类因环境持久性和难以治理而具有高度毒理学关注度的污染物。这些元素在环境中天然存在，但可通过采矿、交通、农业和工业过程等人为活动被动员和富集，进而污染土壤、水体和空气，对野生动物和人类健康构成潜在风险。在生态毒理学中，生物指示物能够反映生物体对PTEs的生物累积和生物富集状况，有助于发现直接环境分析中因浓度过低而难以检测的污染物。陆生生态系统的生物监测研究强调利用野生哺乳动物作为环境污染的关键哨兵物种，因其与周围环境具有密切的相互作用。
伊比利亚狼（Canis lupus signatus）作为顶级捕食者，处于食物链顶端，具有通过营养级转移累积污染物的潜力，是环境监测中极具价值的哨兵物种。然而，关于该物种PTEs基础浓度的信息仍然有限，尤其是西班牙西北部自由放养种群的数据极为匮乏。此外，毛发作为非侵入性生物监测基质在伊比利亚狼中的适用性尚不明确，特别是对于砷（As）和硒（Se）等元素的研究不足，年龄相关的蓄积模式信息也较为稀缺。因此，本研究旨在评估毛发能否作为可靠的非侵入性基质，通过比较As、Se、镉（Cd）和铅（Pb）在毛发、肝脏和肾脏中的浓度，探讨组织特异性蓄积模式、外部与内部基质间的关系，以及年龄这一生物学变量对元素浓度的影响，并建立伊比利亚狼肝脏、肾脏和毛发中As、Se、Cd和Pb的基础浓度数据。
二、研究设计与技术方法
研究人员共纳入77只伊比利亚狼标本，全部采集于2018至2022年间西班牙西北部的加利西亚地区。所有动物均为自然死亡或因车辆碰撞、中毒、感染或肿瘤性疾病等原因死亡后被送往野生动物康复中心的个体，研究未以实验为目的牺牲任何动物。根据牙齿萌出与磨损模式、体型特征和性成熟标准，将狼分为幼崽（<1岁）、亚成体（1–2岁）和成体（>2岁）三组。尸检时采集肝脏、肾脏和背部毛发样本，储存于?20°C直至分析。肝脏和肾脏样本在65°C下干燥至恒重，毛发样本经多步骤清洗以去除外部污染。元素定量分析采用微波辅助酸消解结合电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行，使用认证参考物质BCR? 185R验证方法准确性，回收率介于89%（Cd）至107%（As）之间。统计学分析采用Shapiro–Wilk检验评估数据分布，因数据非正态分布，年龄差异采用Kruskal–Wallis检验及Dunn事后检验，组织间相关性采用Spearman秩相关系数，显著性水平设为p < 0.05。
三、研究结果
3.1 总体结果
研究观察到四种元素在三种组织中呈现明显的组织特异性蓄积模式。As在毛发中的浓度普遍高于内脏器官，而Se呈现相反模式，在肝脏和肾脏中浓度最高。Cd表现出明确的肾脏优先蓄积模式，其次为肝脏和毛发，肝脏与肾脏Cd比值低于1，提示慢性低水平暴露而非近期急性中毒。Pb在毛发中浓度最高，肝脏和肾脏浓度相当。这些模式与各元素不同的毒物动力学和生理特性一致。
3.2 年龄的影响
As方面，毛发是唯一检测到年龄组间显著差异的组织（p < 0.05），幼崽浓度高于成体，可能与幼体生长发育阶段的代谢特征及母体转移有关。Se方面，仅在肝脏中观察到亚成体显著高于成体（p < 0.05），肾脏中未见显著年龄差异，提示该必需元素受体内稳态调节。Cd方面，成体浓度总体高于其他年龄组，但仅在毛发中成体与幼崽间达到统计学显著差异（p < 0.01），符合Cd长生物半衰期导致的终生渐进蓄积特征。Pb方面，所有组织中均未观察到显著的年龄效应，这与哺乳动物体内高达90%的Pb沉积于骨骼组织有关。
3.3 相关性分析
As在肝脏与肾脏间呈强显著正相关（p < 0.001），肝脏与毛发间亦存在显著正相关（r = 0.38，p < 0.05）。Se在各组织间未观察到显著相关性，提示其组织分布较为独立。Cd（相关系数0.82）和Pb（相关系数0.72）在肾脏与肝脏间均呈强正相关（p < 0.001），可能反映共同的摄取、转运、解毒和储存机制。在肝脏中，各元素间未观察到显著相关性；肾脏中同样未观察到元素间显著相关；毛发中仅Cd与As之间存在一项显著正相关（p < 0.05）。总体而言，毛发与内脏组织间的相关性普遍较弱。
四、讨论与结论
研究表明，伊比利亚狼中Cd和Se优先蓄积于肝脏和肾脏等内脏器官，而As和Pb在毛发中浓度显著更高。年龄对As、Se和Cd的浓度存在影响，但对Pb无显著影响。毛发作为非侵入性生物监测基质具有一定潜力，尤其适用于评估Pb的慢性或整合暴露。然而，毛发与内脏组织间较弱且不一致的相关性表明，毛发不能持续反映内部组织负荷，其浓度可能更好地代表毛发生长期间的暴露水平而非肝脏或肾脏等特定器官的当前浓度。因此，毛发应被视为环境监测的补充工具，而非内脏组织浓度的直接替代指标。本研究为伊比利亚狼这一受保护的大型食肉动物提供了重要的物种特异性基础数据，支持长期监测计划和风险评估策略的制定，也为其他大型食肉动物的生态毒理学研究提供了参考依据。
