新污染物因危害大、不易治理等特點而備受關(guān)注。其中，抗生素和微塑料為廣泛關(guān)注的新污染物。中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所陳令新團隊針對抗生素、微塑料等新污染物，在新污染物環(huán)境行為與生態(tài)環(huán)境危害機理研究方面取得了新進展，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)、《危險材料雜志》(journal of hazardous materials)和《分析化學(xué)趨勢》(trac trends in analytical chemistry)等上。
該研究針對抗生素等醫(yī)藥與個人護理用品(ppcps)，闡明了其在煙臺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)險評估顯示，雙酚a呈現(xiàn)高風(fēng)險，需要被重點關(guān)注(圖1)。進一步，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、時空演變、生物富集及營養(yǎng)級傳遞規(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，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)可更好地評估ppcps在海洋環(huán)境中的生物富集(log bafs)和營養(yǎng)級放大(tmfs)行為(圖2)。
針對微塑料(mps)對生物的毒性效應(yīng)及作用機制，該研究利用機械破碎制備微塑料顆粒，探討了微塑料對斑馬魚、土壤動物的毒性及機制。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)信號通路以減輕其對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程會通過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，加劇對土壤動物生殖率的抑制效應(yīng)以及對土壤動物腸道微生物的擾動。該研究證實了由于土壤動物不攝食粒徑大于150 μm的輪胎顆粒，輪胎淋溶液的毒性強于顆粒毒性。研究通過比較不同品牌的新舊輪胎顆粒及其淋溶液對土壤動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)致土壤動物腸道微生物特異性響應(yīng)的主要因素；進一步，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)，該團隊在《分析化學(xué)趨勢》上，撰寫了關(guān)于海洋微(納)塑料(mnps)的測定及其環(huán)境毒性的評價綜述，闡述了海洋mnps的化學(xué)與生物降解機制。
研究工作得到中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會、國家自然科學(xué)基金和山東省自然科學(xué)基金等的支持。
圖1.ppcps在煙臺灣海水中的時空分布、來源和優(yōu)先級分析
圖2.ppcps生物富集log bafs和營養(yǎng)級放大因子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.輪胎微塑料對土壤動物的毒性機制分析