水体中典型碳纳米材料-内分泌干扰物复合污染的生物交互效应及机制

Due to the increasing use in various industries, carbon nanomaterials (CNMs) have inevitably released into the aquatic environment and coexisted with other emerging contaminants (eg. endocrine disrupting chemicals, EDCs) to form combined pollution, leading to an unpredictable health threat to ecosystem. However, there is little investigation about those emerging contaminants combined pollution. This project plans to analyze the distribution, accumulation and metabolism of CNMs and EDCs combined pollution in aquatic organisms using the methods of isotope tracer and mass spectrometry, and indicate the effects of CNMs on EDCs’ metabolic transformation. The biomarkers of antioxidation, metabolism and endocrine at the cell and molecular level will also be determined to reveal the joint toxicity and interactive mechanism of the combined pollution. The effects of environmental factors (eg. hydrodynamic factor and water quality) obtained from field researches will be also considered in the interaction, and the main factors will be identified. The results of project can be used to evaluate the ecological health of complex pollution in waters.

碳纳米材料（CNMs）的广泛应用导致其不断进入水环境，并与内分泌干扰物（EDCs）等构成水体复合污染，对生态系统健康构成潜在威胁。目前这些新型污染物在水环境中的复合污染研究仍存在不足。本研究拟采用同位素示踪结合质谱分析技术，解析水体中典型CNMs与EDCs在水生生物体的分布、累积和代谢物生成，阐释CNMs对EDCs代谢转化途径的影响；利用生物体抗氧化、代谢和内分泌等功能在细胞和分子水平上的生物标志物响应，揭示两者复合污染的联合毒性效应和交互作用机制；分析水动力和水质条件对复合污染交互作用的影响，识别主要影响因素。该研究的结果可为评价复杂水体污染的生态健康效应提供必要的理论依据与技术支撑。

碳纳米管（CNTs）的广泛应用导致其不断进入水环境，并与其它污染物构成复合污染，导致不可预知的生态健康风险。然而，相关的研究仍相对较少。本研究探究了CNTs和其它污染物共存时对水生生物的交互效应和作用机制，并阐述了天然有机质（NOM）和离子强度等环境因素对这一交互效应的影响。.（1）水体中CNTs的存在提升了罗红霉素（ROX）在金鱼脑、肝、肠、肌肉、胆汁的累积。其中，肝、胆汁和肠的生物累积提升最明显。ROX暴露显著诱导了脑乙酰胆碱酯酶（AChE）和肝7-乙氧基-3-异吩唑酮-脱乙基酶（EROD）的活性，表现出神经毒性和代谢毒性，但对超氧化物歧化酶（SOD）活性产生了抑制效应。CNTs的存在促进了ROX对大脑AChE活性和肝脏的EROD的影响作用，但对SOD活性的影响不大。.（2）氟西汀（FLX）及其代谢产物诺氟西汀（NFLX）易于在斑马鱼体内累积，且NFLX来源于FLX在鱼体的代谢并表现出更高累积潜能。水中共存的CNTs能够显著提高斑马鱼体内FLX和NFLX的生物累积水平，表现出明显的污染物载体效应。.（3）共存的CNTs促进了高浓度FLX引起的斑马鱼的孵化率下降和畸形率增加程度。此外，FLX单一暴露显著抑制了抗氧化功能（sod）和代谢相关（abcb4、cyp1a1、cyp3a65和gstp）基因的表达，表现出严重的抗氧化和代谢干扰效应。而CNTs的存在则补偿性上调了cyp3a65的表达水平，但进一步抑制了sod和gstp的水平。.（4）水中的NOM增加了FLX和NFLX在斑马鱼体内的累积水平，而NaCl对两者的累积无显著影响。与FLX单一暴露相比，CNTs在含NOM的水体中增加了FLX和NFLX的生物累积水平；而在含NaCl水体中则降低了两者的生物累积水平。天然水体中的NOM和NaCl均可以抑制CNTs对污染物的载体效应。.（5）CNTs对FLX的吸附和解吸作用是影响CNTs载体效应的关键因素之一。生物流体环境下，FLX更易从CNTs上解吸下来。