【摘 要】
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微塑料作为一种新型污染物在全球环境介质中普遍存在,其存在可能会影响传统有机污染物的分布、迁移和环境归趋。微塑料本身具有强疏水特性和较大的比表面积,使其能够有效地吸附有机污染物并将其输送到生物体内,从而改变这些共存有机污染物的生态效应。但现有研究结果对微塑料能否促进有机污染物的生物累积尚未有统一定论。因此本文开展了微塑料对不同情景下共存有机污染物生物累积影响的研究,并比较分析了微塑料和天然食源性颗粒
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微塑料作为一种新型污染物在全球环境介质中普遍存在,其存在可能会影响传统有机污染物的分布、迁移和环境归趋。微塑料本身具有强疏水特性和较大的比表面积,使其能够有效地吸附有机污染物并将其输送到生物体内,从而改变这些共存有机污染物的生态效应。但现有研究结果对微塑料能否促进有机污染物的生物累积尚未有统一定论。因此本文开展了微塑料对不同情景下共存有机污染物生物累积影响的研究,并比较分析了微塑料和天然食源性颗粒对污染物生物累积影响的差异,旨在为评判微塑料在真实水体中的环境风险提供一些理论依据。主要研究内容和结果归纳如下:(1)我们设计了两种暴露场景:第一种场景是有机污染物在水环境各介质之间达到分配平衡,我们称之为“平衡态”场景。为了探究“平衡态”时,微塑料对负载的有机污染物生物累积的影响,我们选择了3对理化性质相似的多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)同系物(CB-44与-52,CB-101与-118,CB-138与-153),开展了在暴露水溶液、微塑料和食源性颗粒都负载了“已平衡”的(1μg/L,CB-44、-101、-138)的PCBs时,微塑料和食源性颗粒单独暴露和共暴露对PCBs在斑马鱼体内生物累积影响的研究。结果表明,“平衡态”场景中,微塑料单独暴露时,斑马鱼体内PCBs的生物累积浓度为142.2-444.6 ng/g,与对照组(176.8-478.6 ng/g)相比无显著差异,这说明在污染物与周围环境达到分配平衡时,微塑料对其生物累积的影响极其有限。而食源性颗粒可以显著提高PCBs的生物累积水平(464.4-1379.3 ng/g),这是因为食源性颗粒负载的PCBs逸度值(0.59-11.5E-05 Pa)大于斑马鱼肌肉(0.22-9.17E-05 Pa),因此PCBs将不断从食源性颗粒迁移至斑马鱼体内。在共暴露组中,微塑料的存在使食源性颗粒负载的PCBs生物累积量下降了14.1%。因为微塑料负载的PCBs逸度值(0.16-6.36E-06 Pa)低于食源性颗粒与斑马鱼肌肉,此时PCBs从食源性颗粒迁移至微塑料的逸度梯度要高于迁移至斑马鱼肌肉,所以共暴露时微塑料的存在减少了斑马鱼肌肉中PCBs的生物累积。(2)第二种场景中,有机污染物是以添加剂形式存在于塑料上,其浓度未与周围环境介质达到分配平衡,我们称之为“未平衡”场景。为了探究“未平衡”态下微塑料对负载有机污染物生物累积的影响,我们在保留平衡态的1μg/L PCBs的体系时,还选择了与平衡态中PCBs理化性质相似的对应3个同系物(CB-52、-118、-153,浓度为20μg/L)负载于微塑料或食源性颗粒上,来表示有机污染物以添加剂状态存在于颗粒物上的情况。结果表明,在“未平衡”场景中,微塑料可以显著增加PCBs的生物累积,最高达到754.9 ng/g(增加1.8倍)。食源性颗粒对PCBs生物累积的促进作用更显著(增加4.2倍),这是因为食源性颗粒携带的PCBs(0.10-1.23E-03 Pa)相对于斑马鱼(0.30-16.3E-05 Pa)具有更高的逸度梯度。共暴露组中,食源性颗粒(平衡态,0.59-11.5E-05 Pa)的存在并不影响微塑料(未平衡态,0.39-5.96E-05 Pa)对PCBs在鱼体内的生物累积水平,因为二者携带的PCBs不具有明显的逸度梯度。(3)通过上述研究,我们认识到微塑料能够促进添加剂型污染物的生物累积。基于此,我们进一步考察了微塑料和一种水体环境中常见的塑料添加剂—新型溴代阻燃剂三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC)共存时,微塑料对其生物累积及毒性效应的影响。结果表明,TBC和微塑料共暴露组斑马鱼体内生物累积浓度(54.1-260.1 ng/g)略高于TBC单独暴露组(40.2-190.0 ng/g,环境相关浓度:5μg/L)。此外,微塑料的存在改变了斑马鱼的游泳行为,使其游泳速度更快、更狂躁。同时,共暴露组斑马鱼脑组织中神经递质乙酰胆碱的活性高于单独暴露组。上述两种结果都表明微塑料的存在可能会引发对斑马鱼的神经毒性效应。因此,我们进一步验证了微塑料可以略微增强共存添加剂型有机污染物在环境相关浓度下的生物累积,甚至可以增强共存污染物的毒性效应。总的来说,我们证实了微塑料对“平衡态”共存污染物的生物累积几乎没有影响,但可以促进“未平衡态”添加剂型污染物的生物累积并改变其毒性效应。因此,本研究为客观评价微塑料的有机污染物的载体效应提供了坚实的科学依据,也可以为微塑料的环境风险评估提供复合暴露方向的理论支撑。
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