聚苯乙烯微塑料与多种环境污染物单一/复合体外毒性效应研究及应用

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微塑料是5 mm以下塑料颗粒的统称。微塑料在环境中广泛存在,研究类型主要集中于调查和吸附研究,但是对微塑料生物毒性研究还有限。生物标志物是环境污染监测中常用的手段,具有快速、灵敏等优点,因此,本研究采用体外生物标志物方法对微塑料和其他典型污染物进行生物毒性效应检测,本文选用罗非鱼肝脏粗酶液为作用模型,采用离体暴露模式,研究多种不同尺寸微塑料和其他典型环境污染物包括金属离子、溴代阻燃剂和药物活性物质在内的12种污染物在单一/复合作用下,对两种生物标志物7-乙氧基-异吩噁唑酮-脱乙基酶(EROD)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性的生物毒性效应。同时,运用彗星实验的方法研究微塑料和铜离子对THP-1(急性单核白血病细胞)细胞单一/复合下DNA损伤效应。另外,本研究利用体外生物标志物方法研究了福建水域和沉积物样品的生物毒性,为实现生物标志物的环境监测提供新思路。结果表明:(1)单一污染物暴露条件下,微塑料对体外EROD活性无明显影响,三种金属离子在室温暴露1 h的条件下,只有Cu2+在最高浓度(1 mg/L)下抑制EROD活性,溴代阻燃剂对酶活性无明显影响,药物活性物质中除红霉素(EM)外,其余5种药物均可显著抑制EROD活性。而上述三类污染物与微塑料复合暴露后,金属离子、溴代阻燃剂(除BDE-209外)均显著抑制EROD活性,而且最低效应浓度(LOEC)降低。药物活性物质的变化情况则较为复杂。(2)单一污染暴露条件下,微塑料对体外GST活性无明显影响,但其他三类污染物均在较低浓度时显著抑制GST活性,金属离子和溴代阻燃剂的最低效应浓度均为0.01μg/L,药物活性物质在10μg/L时可显著抑制GST活性。在与微塑料复合后,三种金属离子对GST抑制效果均比单一污染显著,表现为最高抑制率升高。同样,溴代阻燃剂和药物活性物质也表现出相似结果。(3)利用THP-1细胞系为受试模型,采用彗星实验方法检测微塑料和Cu2+在单一/复合下DNA损伤效应,结果表明2μm(10、15、20、25 mg/m L)微塑料和Cu2+(50、100、500、1000、2500、5000μg/L)均对THP-1细胞造成显著DNA损伤,而且在两者复合后,细胞DNA损伤效应加剧,实际损伤值大于两者单一损伤的理论加和值。(4)采用体外生物毒性监测的方法对东山湾海水和筼筜湖、杏林湾、九龙江口和罗源湾沉积物进行环境污染评价,结果表明东山海水水质良好,未对EROD活性造成显著的抑制或者诱导。而4个海域的沉积物样品均显著抑制EROD和GST活性,通过与化学分析结果和历年环境调查结果比较发现,生物标志物结果对部分站位有一定的生态风险预警作用。
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