新污染物因危害大、不易治理等特點(diǎn)而備受關(guān)注。其中，抗生素和微塑料為廣泛關(guān)注的新污染物。中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所陳令新團(tuán)隊(duì)針對(duì)抗生素、微塑料等新污染物，在新污染物環(huán)境行為與生態(tài)環(huán)境危害機(jī)理研究方面取得了新進(jìn)展，為新污染物治理打下了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(environmental science & technology)、《危險(xiǎn)材料雜志》(journal of hazardous materials)和《分析化學(xué)趨勢(shì)》(trac trends in analytical chemistry)等上。
該研究針對(duì)抗生素等醫(yī)藥與個(gè)人護(hù)理用品(ppcps)，闡明了其在煙臺(tái)灣海水中垂直和季節(jié)性分布特征，發(fā)現(xiàn)了ppcps季節(jié)性分布規(guī)律與其季節(jié)性使用特點(diǎn)有關(guān)，以及夏季水溫分層導(dǎo)致夏季表層海水中ppcps的濃度顯著高于底層。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯示，雙酚a呈現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)，需要被重點(diǎn)關(guān)注(圖1)。進(jìn)一步，研究厘清了ppcps渤海水-沉積物-生物體中的多介質(zhì)分布特征、時(shí)空演變、生物富集及營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞規(guī)律，發(fā)現(xiàn)海水中ppcps呈現(xiàn)近岸高、中部和遠(yuǎn)海濃度較低的趨勢(shì)，而沉積物分布受黃河輸入影響較大。與辛醇水分配系數(shù)(log kow)相比，研究考慮了給定ph條件下化合物在離子和中性形態(tài)之間分布特征的辛醇水分布系數(shù)(log dow)可更好地評(píng)估ppcps在海洋環(huán)境中的生物富集(log bafs)和營(yíng)養(yǎng)級(jí)放大(tmfs)行為(圖2)。
針對(duì)微塑料(mps)對(duì)生物的毒性效應(yīng)及作用機(jī)制，該研究利用機(jī)械破碎制備微塑料顆粒，探討了微塑料對(duì)斑馬魚、土壤動(dòng)物的毒性及機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，聚氯乙烯和鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯單一脅迫可誘導(dǎo)斑馬魚幼魚的心臟發(fā)育毒性，復(fù)合暴露可激活抗氧化防御(nrf2-keap1)信號(hào)通路以減輕其對(duì)斑馬魚幼魚的氧化應(yīng)激毒性。輪胎微塑料在土壤中的老化過(guò)程會(huì)通過(guò)影響輪胎微塑料生物膜的形成和淋溶特征的改變，從而影響其生態(tài)毒性，加劇對(duì)土壤動(dòng)物生殖率的抑制效應(yīng)以及對(duì)土壤動(dòng)物腸道微生物的擾動(dòng)。該研究證實(shí)了由于土壤動(dòng)物不攝食粒徑大于150 μm的輪胎顆粒，輪胎淋溶液的毒性強(qiáng)于顆粒毒性。研究通過(guò)比較不同品牌的新舊輪胎顆粒及其淋溶液對(duì)土壤動(dòng)物腸道微生物的影響，揭示了淋溶液物質(zhì)組成的差異性是導(dǎo)致土壤動(dòng)物腸道微生物特異性響應(yīng)的主要因素；進(jìn)一步，冗余分析發(fā)現(xiàn)了淋溶液中的鋅、苯乙酮、4-甲基苯胺、苯并噻唑、n-環(huán)己基甲酰胺等是主要毒性添加劑(圖3)。基于微塑料方面的研究基礎(chǔ)，該團(tuán)隊(duì)在《分析化學(xué)趨勢(shì)》上，撰寫了關(guān)于海洋微(納)塑料(mnps)的測(cè)定及其環(huán)境毒性的評(píng)價(jià)綜述，闡述了海洋mnps的化學(xué)與生物降解機(jī)制。
研究工作得到中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金和山東省自然科學(xué)基金等的支持。
圖1.ppcps在煙臺(tái)灣海水中的時(shí)空分布、來(lái)源和優(yōu)先級(jí)分析
圖2.ppcps生物富集log bafs和營(yíng)養(yǎng)級(jí)放大因子tmfs與物理化學(xué)性質(zhì)之間的相關(guān)性。(a)log bafs-log kow；(b)log bafs-log dow；(c)tmfs-logkow；(d)tmfs-log dow
圖3.輪胎微塑料對(duì)土壤動(dòng)物的毒性機(jī)制分析