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淡水渔业环境中典型微塑料与藻毒素的生物毒性效应
《水生态学杂志》
文章信息


文章标题:淡水渔业环境中典型微塑料与藻毒素的生物毒性效应
作者:曹琳 等
单位:湖州师范学院生命科学学院 等
期刊:《水生态学杂志》
出版日期:2026 年 5 月
曹琳,张爱,丰亚茹,等.淡水渔业环境中典型微塑料与藻毒素的生物毒性效应[J].水生态学杂志,2026,47(03):26-35.DOI:10.15928/j.1674-3075.202404170138.
CAO Lin,ZHANG Ai,FENG Yaru ,et al.Biotoxicity of Two Typical Microplastics and Microcystin on Adult Zebrafish[J].Journal of Hydroecology, 2026,47(03):26-35.DOI:10.15928/j.1674-3075.202404170138.摘要

为探究淡水渔业环境中典型微塑料与微囊藻毒素(MC-LR)的联合生物毒性,为评估二者复合污染的生物学影响提供科学依据。选取难降解聚苯乙烯(PS)微塑料、可生物降解聚乳酸(PLA)微塑料和 MC-LR,以斑马鱼成鱼为受试生物,开展 96 h急性暴露与 50 d长期暴露试验,通过整合生物标志物响应指数(IBR)综合评价毒性效应。结果显示:急性暴露下,PLA 单一及联合暴露更显著诱导斑马鱼 MDA、LDH、AChE 升高,抑制 CAT、SOD 活性;长期暴露下,PS 单一及联合暴露对性腺凋亡关键酶 Caspase-3 诱导作用更强。IBR 分析表明:急性暴露时斑马鱼对 PLA 响应更高,长期暴露时对 PS 响应更高;急性与长期暴露中,微塑料与 MC-LR 均表现为协同毒性。综上,PLA 与 PS 均具有明显生物毒性;二者与 MC-LR 共存时毒性增强,需重视淡水复合污染风险。
研究背景

微塑料污染:微塑料(MPs)广泛存在于淡水环境,难降解 PS 占比高、危害持久;可降解 PLA 虽被推广,但其生态毒性尚不明确,相关研究不足。
藻毒素污染:水体富营养化引发水华,微囊藻毒素(MC-LR)毒性强、分布广,可通过食物链威胁水生生物与人体健康。
复合污染风险:微塑料易吸附 MC-LR 形成联合污染,可能增强毒性;但二者联合毒性效应与机制缺乏系统研究,渔业生态风险亟待评估。
研究方法

1. 受试材料:PS、PLA 微塑料(50 μm)、MC-LR 标准品;3 月龄健康雄性斑马鱼成鱼。
2. 暴露试验
急性暴露(96 h):PS、PLA 浓度 200 mg/L,MC-LR 浓度 30 μg/L;设空白对照、PS、PLA、MC-LR、PS+MC-LR、PLA+MC-LR 组。
长期暴露(50 d):PS、PLA 浓度 100 mg/L,MC-LR 浓度 20 μg/L;分组同急性试验。
3. 检测指标
急性:SOD、CAT、MDA、LDH、AChE(氧化应激、能量与神经代谢)。
长期:Caspase-3(性腺凋亡)、P4501A、GST(肝脏解毒)。
4. 评价方法:整合生物标志物响应指数(IBR)综合评估毒性;统计采用单因素方差分析。
研究结果

1. 急性毒性(96 h)
PLA 组比 PS 组更显著诱导 MDA、LDH、AChE 升高,抑制 SOD、CAT,氧化损伤更强。
PLA+MC-LR 组毒性高于 PS+MC-LR,PLA 急性毒性更强。
2. 长期毒性(50 d)
PS 组比 PLA 组更显著诱导 Caspase-3 活性,PS 长期生殖毒性更强。
PS+MC-LR 毒性高于 PLA+MC-LR;肝脏解毒酶(P4501A、GST)组间无显著差异。
3. IBR 综合评价
急性:PLA 暴露毒性>PS 暴露。
长期:PS 暴露毒性>PLA 暴露。
所有联合暴露均呈协同毒性。

讨论

1. PLA 与 PS 毒性差异机制
急性:PLA 表面更粗糙、带负电,易被生物吞噬,产生活性氧,氧化应激更强。
长期:PS 难降解,长期蓄积诱导 DNA 损伤,促性腺凋亡;PLA 易分解,长期毒性较弱。
2. 协同毒性成因:微塑料吸附 MC-LR,增加其稳定性与生物可利用性;同时微塑料损伤肠道屏障,促进 MC-LR 吸收,放大毒性。
3. 生态启示:PLA 并非完全安全,急性毒性更强;PS 长期危害突出,复合污染风险更高,需管控两类微塑料与藻毒素复合污染。
研究结论

急性暴露:PLA 毒性强于 PS,主要引发氧化应激、能量与神经代谢紊乱。
长期暴露:PS 毒性强于 PS,主要诱导性腺细胞凋亡。
复合效应:PS/PLA 与 MC-LR 联合暴露呈协同毒性,生态风险更高。
管理建议:淡水渔业环境需同步防控微塑料(含可降解型)与藻毒素复合污染。

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