聚氯乙烯微塑料和重金属铜对许氏平鮋的联合毒性效应

作     者：赵美静 

作者单位：天津农学院 

学位级别：硕士

导师姓名：戴伟;夏斌

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：重金属 微塑料 许氏平鮋 富集 肝脏毒性 

摘      要：随着塑料产品的广泛应用,微塑料(Microplastics,MPs)污染已经成为全球关注的重大环境问题。海洋中的MPs能够吸附环境中的重金属,对海洋生物产生复合效应。因此,MPs与环境中重金属的联合毒性效应越来越引起人们的关注。由于鱼类是人类重要的动物优质蛋白来源,所以微塑料和重金属在鱼体中的富集及其对鱼类的潜在影响值得特别关注。本文的室外实验调查了中国近海渤海中具有重要商业价值的5种海水鱼类,使用ICP-MS法测定生物体组织中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As的含量并进行潜在风险分析;室内实验以许氏平鮋(Sebastes schlegelii)幼鱼为研究对象,探讨聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)微塑料与重金属铜(Cu)对许氏平鮋生长生理的影响以及产生的肝脏毒性,以期为客观评估微塑料和重金属的海洋生态风险提供理论依据。本研究取得了以下主要研究结果:1、渤海渔业生物重金属含量分析为了评估海洋经济生物的重金属污染水平,采集了渤海5种经济鱼类黄鲫(Setipinna taty)、蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)、银鲳(Pampus argenteus)、小带鱼(Trichiuridae multicus)和鳀(Engraulis japonicus),对鱼体肌肉中的重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As)含量进行了测定分析,并与文献报道的中国近海其他海域(黄海、莱州湾、大亚湾和南海)鱼类体内的重金属含量进行了对比。研究发现渤海生物体内的重金属含量均小于FAO或国家建议的限值,食用渤海鱼类黄鲫、蓝点马鲛、银鲳、小带鱼和鳀造成的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和As的目标危险系数(THQ)均1,表明食用这些鱼类对人体健康没有潜在危害。生物体内重金属含量在不同海洋生物和不同地域间表现出明显的空间差异,这可能与生物生存环境有关。2、微塑料与Cu联合暴露对许氏平鮋生长生理的影响为了探究微塑料与Cu联合暴露对许氏平鮋生长生理的影响,本实验设置了1个对照组(不加微塑料和Cu)和3个处理组(微塑料组,1.0×10particles/L PVC、铜组,200μg/L Cu和微塑料+铜组,1.0×10particles/L PVC+200μg/L Cu),将幼鱼暴露15 d后分别测定了许氏平鮋的生长参数、呼吸频率、耗氧率,同时观察组织形态。结果发现,暴露于各处理组均使幼鱼的体重增长率和比生长率显著降低,表明污染物暴露抑制了幼鱼的生长和能量储备。暴露于单一微塑料和PVC+Cu联合组对许氏平鮋的存活率、条件因子和内脏指数没有影响,但显著增加了幼鱼的肝体指数,表明单一微塑料和PVC+Cu联合暴露下许氏平鮋幼鱼的肝脏受到影响。微塑料、铜、微塑料+铜暴露下均使幼鱼的呼吸频率和耗氧率显著降低,表明微塑料和铜均能抑制幼鱼的呼吸作用。暴露于微塑料和PVC+Cu联合组后,幼鱼的胆囊、肝脏和脾等器官均发生病变。3、微塑料与Cu联合暴露对许氏平鮋的肝脏毒性本实验将许氏平鮋暴露在3个处理组中15 d,分别测定了许氏平鮋的金属硫蛋白、脂肪代谢指标和抗氧化酶活性。结果发现,单一暴露于铜组和PVC+Cu联合组会使鱼体内金属硫蛋白(MT)含量显著升高,且PVC+Cu联合组显著高于铜组,表明共同暴露于微塑料和铜时,微塑料会增加铜的生物可利用度。单一暴露于微塑料或铜中使生物体内脂肪代谢指标谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活性升高,胆固醇(T-CHO)和甘油三酯(TG)含量增加,表明许氏平鮋幼鱼的脂肪代谢紊乱;暴露于PVC+Cu联合组使机体ALT和AST活性降低,T-CHO和TG含量降低,表明微塑料的运输导致肝脏内铜的积累增加,对生物体产生更大的毒性。暴露于污染物使抗氧化物质超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和氧化损伤产物丙二醛(MDA)含量均显著升高,引起许氏平鮋的组织损伤和氧化应激。综上所述,渤海经济鱼类黄鲫、蓝点马鲛、银鲳、小带鱼和鳀肌肉中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As的含量在可接受范围内,食用这些鱼类对人体健康没有潜在危害。本研究条件下,单一微塑料和Cu组相比,PVC+Cu联合组对许氏平鮋幼鱼的生长存活和脂肪代谢的影响更大,并产生更大的氧化损伤。这些研究结果表明微塑料和Cu的联合暴露对海洋鱼类产生更大的毒性效应,这为客观评估微塑料和Cu联合暴露引起的海洋生态风险提供了科学依据。