有机污染物在微塑料上的粒径分布特征及其对内分泌干扰效应的影响

Microplastics, as a new type of contaminants, have received increasing attention. Acting as a vector of organic pollutants, microplastics can be ingested by organisms and distribute in their organs. Furthermore, pollutants carried by different particle sizes of microplastics will have different efficiencies into organisms; as a result, their biological risk, toxic effect and toxic mechanism are ambiguous. In this project, we intent to use sequencing batch adsorption experiments and various characteristic technologies to study the difference of binding ability between endocrine disrupting chemicals (EDCs) and microplastics with different texture and particle size, thereby exploring the key factors and internal mechanism governing the particle size distribution of EDCs on microplastics, and assessing the contribution of different size microplastics on EDCs ingestion flux by organisms. Subsequently, we will conduct toxicity tests (Acute Toxicity, 21-day Fish Assay and Fish Short Term Reproduction Assay) with aquatic organisms, so as to clarify the joint toxicity of microplastics and EDCs, and elaborate the effect of microplastic size-distribution on EDCs bioaccessibility. Meanwhile, through the observation of various key effect indicators, we hope to reveal the toxicity pathways of endocrine disrupting effect of EDCs to zebrafish, on the context of different particle sizes of microplastic. These results will have a great significance for assessing the importance of microplastic size-distribution in estimating the EDCs ingestion exposure risk and exploring the endocrine disrupting mechanisms.

微塑料作为一种新型污染物越来越受到重视，其作为有机污染物的载体能够在生物体内富集和分布。不同粒径的微塑料携带污染物进入生物体的效率会不同，由此所带来的生态风险和毒性效应机制尚不明确。本项目拟通过序批式吸附实验和多种表征手段，研究不同材质和不同粒径的微塑料对内分泌干扰物（EDCs）结合能力的差异性，探讨影响粒径分布的关键因素和理论机制；基于粒径分布特征，评估不同粒径的微塑料对生物体内EDCs摄入通量的贡献；开展水生生物毒性测试（急性毒性、21天短期筛选试验、短期生殖测试），阐明微塑料与EDCs的联合毒性作用，以及微塑料的粒径分布对EDCs生物有效性的影响规律；同时结合多种核心观测效应指标，揭示不同粒径尺度下的微塑料与EDCs对斑马鱼潜在内分泌干扰效应的毒性作用通路。这对准确衡量微塑料粒径分布在污染物的摄取暴露风险和内分泌干扰机制中的重要性具有重要的意义。

微塑料污染是已经是一个公认的环境问题，目前大多数的研究都关注微塑料本身的污染状况及其对生物的影响。但环境中的微塑料不可能是单独存在，它势必与环境中的其他污染物共存，然而微塑料对其他污染物毒性的影响却很少受到关注。本课题研究了不同材质不同粒径的微塑料对三种抗菌剂（三氯生、三氯卡班、甲基三氯生）的吸附性能，结果表明微塑料中含有的卤素和苯基有利于其结合环境污染物。以绿藻为受试生物，研究了微塑料存在下，三种抗菌剂对绿藻生长抑制毒性及其生理指标的变化，结果表明虽然微塑料对绿藻的毒性不大，但是微塑料的存在会增加抗菌剂对绿藻的生长抑制，而且加剧了抗菌剂对绿藻生理指标的影响，如破坏绿藻细胞膜的通透性、减弱绿藻的光合作用，降低抗氧化损伤的能力。以大型溞为受试生物，研究了微塑料存在时三种抗菌剂对大型溞的急性毒性和慢性毒性，结果表明微塑料本身对大型溞急性毒性很小，但具有明显的慢性毒性，这凸显了研究生物体长期暴露低剂量微塑料的重要性。微塑料的存在加剧了抗菌剂对大型溞的繁殖毒性，如延长了第一次产卵时间，限制了产卵次数，减少了产卵总数，尤其是对溞种群的更新和扩大产生不可逆的影响。以斑马鱼为受试生物，研究了微塑料存在时磷酸三苯脂对斑马鱼的急性毒性、内分泌干扰效应、繁殖毒性。结果表明微塑料本身对鱼不会产生明显的毒性效应，但是它的存在会加重磷酸三苯脂对鱼的内分泌干扰效应，如增加肝脏指数和性腺指数、改变性腺的组织结构、破坏体内激素平衡，甚至加剧磷酸三苯脂对鱼繁殖能力的影响，如减少产卵数、降低受精率和孵化率。总的来说，以上研究内容凸显了研究微塑料和其他环境污染物复合毒性的重要性，将来不仅要关注微塑料本身，更需要关注微塑料在影响其他污染物的环境行为和生态风险方面的作用。