趙培強, 吳志豐, 董四君, 黃乾生,*

1. 中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所中國科學(xué)院城市環(huán)境與健康重點實驗室,廈門 361021

2. 中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049

3. 河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,保定 071002

“微塑料(MPs)”是指＜5 mm 的微型塑料碎片[1],20 世紀70—80年代已有科學(xué)家關(guān)注塑料碎屑在環(huán)境中的變化及其對環(huán)境的影響[2],但直到2004年題為“Lost at sea: Where is all the plastic?”的文章[3]在Science 雜志上發(fā)表后微塑料才開始引起科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。 之前的報告指出,全球塑料垃圾產(chǎn)生量和處置量呈指數(shù)增長趨勢[4]。 有文獻統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),目前全球主要的淡水生態(tài)系統(tǒng)均受到不同程度的微塑料污染,微塑料濃度為100 ~3 500個·L-1[5]。 另有研究估算,每年大約有200 萬 t 不同來源的微塑料纖維被釋放到海洋中[6]。 塑料污染已成為一個全球性問題,特別是對全球水環(huán)境的污染及水生生物多樣性的影響[7]。 有學(xué)者通過文獻計量學(xué)綜述了全球微塑料的研究情況,發(fā)現(xiàn)MPs 與freshwater(淡水)、marine debris(海洋碎片)、fish(魚)都存在大量共現(xiàn)關(guān)系(co-occurrence)[8],說明越來越多的研究關(guān)注微塑料與魚類的相互關(guān)系。

魚類作為水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要意義。 同時,魚類為人類提供大量蛋白質(zhì),特別是海洋魚類,它們?yōu)槭澜缟?/3 的人口提供了40%的蛋白質(zhì)[9]。 歷史數(shù)據(jù)顯示,自20世紀70—80年代,隨著捕撈技術(shù)的進步、捕撈強度的增大,海洋漁業(yè)資源開始衰退[10]。 有學(xué)者通過計算漁業(yè)捕撈的主要魚種的營養(yǎng)級變化,在印度[11]與巴西[12]都發(fā)現(xiàn)自20 世紀70—80年代以來,主要魚獲的營養(yǎng)級呈下降趨勢,這表明,高營養(yǎng)級魚類無法通過自然補充滿足人類對魚類的需求,低營養(yǎng)級魚種面臨逐漸增加的捕撈壓力。 微塑料具有持久性、疏水性等特點,且大小與各種浮游生物相似,很容易被濾食性水生生物誤食,這增加了微塑料在食物網(wǎng)中積累及營養(yǎng)轉(zhuǎn)移的潛在風(fēng)險[13]。 已有大量研究關(guān)注水生生物與微塑料之間的相互關(guān)系,而且越來越多的證據(jù)表明微塑料可能對暴露的生命體產(chǎn)生重大的健康影響[14]。 有研究通過微塑料為主的關(guān)鍵檢索詞在Google Scholar 數(shù)據(jù)庫中進行檢索,發(fā)現(xiàn)47%的文章是關(guān)于微塑料對生物的影響[15]。 就魚類而言,它們既可以直接攝入水中的微塑料也可以通過捕食其他生物獲得微塑料,因此魚類面臨很大的暴露風(fēng)險。 目前以微塑料及魚類為研究內(nèi)容開展的研究有很多,我們基于Web of Science 核心數(shù)據(jù)庫,利用布爾運算符“TS=Microplastic and TS=fish”檢索后,統(tǒng)計全球以微塑料及魚類為研究對象的主要國家,發(fā)現(xiàn)目前在全球范圍內(nèi),不同國家對微塑料與魚類相互關(guān)系的關(guān)注度差別很大,研究內(nèi)容主要集中在野外調(diào)查魚類攝取微塑料的情況和微塑料對魚類的影響,特別是微塑料對魚類的毒性效應(yīng)。 目前,關(guān)于微塑料對魚類產(chǎn)生毒性效應(yīng)的文獻有很多,目前的研究大致可以概括為:研究人員使用不同特征(類型、大小、形狀、濃度)的微塑料,采用不同暴露途徑(食物相、水相),開展了不同暴露時間(短期/急性、長期/慢性)、不同暴露形式(單一暴露、聯(lián)合暴露)的多項研究。 這些研究主要關(guān)注了微塑料對魚類的生理活動(生殖、免疫、生長、代謝、行為等)、組織器官(肝臟、腸道、鰓等)的影響及魚體中微塑料的歸趨(排泄、轉(zhuǎn)移、傳遞)等。 由于相關(guān)研究中涉及的要素很多,因此缺乏關(guān)于微塑料對魚類影響的全面概述。

雖然已有文獻分別綜述了淡水、海洋中魚類對微塑料攝取情況[16-17],但關(guān)于全球水生生態(tài)系統(tǒng)中魚類受到微塑料污染現(xiàn)狀的全面概括尚未見報道。綜上,本文基于Web of Science 文摘數(shù)據(jù)庫,利用Endnote 文獻管理軟件及BibExcel 文獻計量學(xué)分析軟件,就微塑料與魚類之間的幾個主要方面進行概述,主要從魚類受到微塑料污染現(xiàn)狀、微塑料對魚類產(chǎn)生毒性效應(yīng)的相關(guān)要素(暴露方式、微塑料特征、魚類的生理變化、受影響的器官和微塑料的歸趨)、存在的問題與展望等進行了概述。

1 魚類受到的微塑料污染現(xiàn)狀(Contamination posed by MPs on fish)

本研究基于Web of Science 中的核心合集數(shù)據(jù)庫以布爾運算符“TS=Microplastic and TS=Fish”檢索文獻后將其導(dǎo)入EndNote 軟件中,利用EndNote智能分組功能篩選標題中含有“distribution”或“occurrence”或“present”或“ingest”或“uptake”不包含“shellfish”的文章,然后查找文章中研究區(qū)域的地理位置(坐標),將研究區(qū)域按國家、地區(qū)和海域歸類統(tǒng)計研究頻次。 使用ArcGIS 軟件展示全球水生生態(tài)系統(tǒng)中魚類受到微塑料污染情況及其被關(guān)注度(圖1)。

如圖1 所示,研究海洋魚類最多的地區(qū)是地中海及其沿岸,其次是大西洋及其沿岸、里海及其沿岸、中國海域及近海岸。 研究淡水生態(tài)系統(tǒng)中魚類受到微塑料污染的主要地區(qū)是非洲、中國、美國和印度。 在全球尺度上,魚類受到的微塑料污染情況存在地域差異。 與海洋環(huán)境相比,微塑料在淡水魚類中的研究相對較少。 而海洋中的大部分塑料都是先進入淡水環(huán)境后通過河流進入海洋,因此關(guān)于微塑料對淡水環(huán)境中魚類影響的研究有待加強。 就目前的研究情況來看,對淡水微塑料的研究主要集中在發(fā)達國家,在發(fā)展中國家的研究較少。 由于在多數(shù)發(fā)展中國家的國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)中漁業(yè)占很大比重,這些國家的淡水河流受塑料污染最嚴重[18]。 除受污染的分布區(qū)域外,受污染的個體比例與微塑料在魚體內(nèi)富集程度也是反映魚類受污染情況的重要指標。 由于環(huán)境中的微塑料污染存在動態(tài)變化,為展示不同研究區(qū)域的最新數(shù)據(jù)。 將圖1 中各研究區(qū)域的相關(guān)文章按發(fā)表時間排序,選擇近5年(2016—2020年)調(diào)查數(shù)據(jù),篩選出樣本量30 及以上的文章,以這些文章的數(shù)據(jù)分析相應(yīng)區(qū)域魚類受到的微塑料污染現(xiàn)狀。 表1 匯總了不同區(qū)域魚類體內(nèi)檢測到的微塑料的相關(guān)信息。 如表1 所示,不同研究區(qū)域魚類受污染個體的比例(1.68% ~100%)存在一定差異,但所有調(diào)查區(qū)域的魚類均受到不同程度的微塑料污染,其中,中國沿海的魚類受到微塑料污染的個體比例(96.9% ~100%)比全球其他區(qū)域更高。 之前有文獻綜述也得到類似結(jié)果[19],該文獻基于全球魚類調(diào)查數(shù)據(jù)分析了魚類受污染比例(圖2)。 在所有調(diào)查區(qū)域中,大部分地區(qū)50%及以上的魚類受到微塑料污染,只有歐洲北部和一些深海海域的魚類受污染較輕。 如表1 所示,不同區(qū)域魚類個體檢測到的微塑料的富集濃度范圍為每個個體0 ~247個。其中,在中國珠江流域的羅非魚腸道內(nèi)檢測到了高達每個個體247個的個體富集濃度。 另外,魚體內(nèi)檢測到最多的微塑料種類為聚乙烯(PE),最常見的微塑料形態(tài)為纖維狀。

圖1 全球研究監(jiān)測魚類攝入微塑料的主要地區(qū)Fig.1 Major areas where fish ingesting microplastics (MP) were investigated all over the world

參Reference獻文考[20][21]顏色主Main color色白White主Main shape要ent片料Ps detected 狀征形Sheet要、碎特維纖Characteristics of M ifferent locations片薄塑微Fiber and fragm到的m m小Size測大檢1.8 m0.3 ~＞5 m性特ET料P,塑類Type種, PA, PPE-P PE ples from d微的PE P, P到etected in fish sam測塑s·-individual 1)s·individual concentration -1)檢內(nèi) 量體 含料3247類0 ~3 ~魚 微區(qū)MP地/(item/(item同Ps d不 體球f M個/%inated/%.7全染例污比Ratio of fish 2550 1受contam表aracteristics o目數(shù)ple 35 Ch個Number體of sam 279 Table 1hina eservoir, C hina區(qū)Region orges R江域Three G 珠國iver, C中庫Pearl R ater fish 水峽三國中類F reshw種分Classification魚水淡[22][23]、色、紅等色色黑粉Pink, red, black, etc.維維纖Fiber、纖沫、泡片碎Fragments, foam and fibers m m＞1 m 4.85 m0.89 ~E ,)P, P BT, PET ylon(N PE T, P PP, P 龍尼5.30.3 ~100 26 217123 hinaast C湖口 德河海納ake, India巴沿 姆東 維華Coast and estuary area of E度印Vembanad L[24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34]白White 色色Gray, blue色色色Blue White藍、灰、藍 色 黑Black色白黑Black, gray色灰片ents片ents片F(xiàn)iber Fiber維Fiber Fiber碎Fragments維Fragments維纖Fiber Fragments維維Fragments、碎 、碎纖片纖 片纖纖片維 維碎碎碎纖Fiber, fragm纖Fiber, fragm m m m m m＜5 m m＜5 m m＜5 m m＜5 m .35 m 12m m 5 m 0.18 ~＜5 m＞1 m 0.5 ~4.75 m 0.5 ~5 m 1 ~ET P ET U, P , PA, P, PA T, P ET PE PE VC, P , P E, PA, P PE PE PP, P 24.5.0 1 ~17 1.5 ~2.45.34.64.93 1 ~17 1.0 ~0.1 ~0.2 ~0.43 ~80 4 ~2045.7 2683.8871100.9 9610043.5667.7 51 40436172483235641009311187 anzania SA hina ake, T asin, U ustralia岸razil razil razil ea南河uangdong, C湖ea多ictoria L iver B特iver, B arbor, A亞iver, B Pajeú R Brazos R Xingu R iver, B埃hina S灣利與eixe R佩南aspian S部 根羅ay, Iran維河South C Sydney H海 格亞 域 河特 海Southeast coast of India里 朗尼 流河魯鐵 南 海港 伊Gorgan B桑 河古帕西iver and P國Estuarine areas of G沿尼Southern C坦Southern shore of V斯欣 悉索西西巴 中海南亞拉巴巴 沿東利布Tietê R東度大國廣印澳美Marine fish國中種魚洋海[35]纖Fiber維m2.5 m0.1 ~, IRPS351 ~581 337ea海海aters of the M editerranean S領(lǐng)其耳土 中地Turkish territorial w

參Reference獻文考[36][37][38][39][40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50]主Main color色色顏色色Blue Blue色要Transparent黑Black黑Black色色色Blue藍 、綠色白White明藍藍透白White, green料Ps detected 狀 片ents征形維Fiber維Fiber維Fiber Fiber維 、碎 維Fiber維維片特 主Main shape要 纖Fiber維纖Fiber維纖Fiber維維Fragments纖Fiber纖Fiber維纖Fiber纖Fiber碎纖纖纖纖 球小片纖Fragments塑微Pellets, fragm碎的m到m m m m m m m測m .6 cm m m檢Characteristics of M小Size 5 m 200 μm~6.6 m 1.8 m 63 μm~3.1 m大＜5 m 1 100 μm 0.10 ~4.8 m 2.2 m 225 m 2 m 0.6 ~1 nm~0.38 ~20 m 2.44 m 50 ~0.1 ~.5 ~205 ~0.1 ~0.031 ~EA ayon),P, PAN類Type(R P ylon)(N E種T, P , P PE PE T, P PA PE維龍PE 纖PP, P造人PE T, 尼塑s·-individual 1)s·individual concentration -1)量含41414640料31 ~4.89 3.20.8 0.4 ~.7 ~4 1 ~110423 1 ~微0.25 ~1.6 ~1.4 ~32 ~/(item MP/(item 2.47 ~0.6 ~0.2 ~251.8 ~體個/%inated/%.3.8.8.541 9污比染例fish 2316466817382.95.552 26 ~991.68 10021受Ratio of contam個Number目數(shù)ple體of sam 229125884337212120347290174155 2 233 284 1 010 30133 ea )海editerranean S ea 區(qū)地pain ea tates ortugal海中岸hannel(地altic S razil iver, P frica reece coastal areas nited S anada ea岸editerranean S 沿ica Balearic Islands, S口海岸沿海 地editerranean coasts島olynesia洋中nglish C領(lǐng)沿班河沿editerranean S ea and B Mondego R阿港區(qū)Region 利瓜iver E德沿arbour, S rance, Italy and G hana岸 河Western E North S outh A島 平osta R stuary, B太 雷域與大希瓜的 海 蘭 的 莫rench P和納意亞島洋aters of the M tlantic and M利臘oast of the U海芬foundland, C加海加 曼 紐ew 黎 西中群西大Western M河馬大Italy territorial w尼達of the M部、意 里 大地阿牙 古海峽海非Coast of G西East C拿利斯Spanish A西國岸德加的南Durban H利班波巴海中、法 蒙巴西 利羅 哥Pacific coast of C班Spain, F 吉波 海牙Island of N近Moorea Island, F地牙 牙 英與Mamanguape R東班萄葡西海北國西西美1表續(xù)類分Classification酸[51]甲二苯對烯乙聚示表;P ET酯stands for ethylene propylene co-二Fiber 丁E-PP酸二維 苯纖對聚示S stands for polystyrene.m;PB T 表0.5 m0.2 ~物stands for polypropylene;P聚共PP烯丙烯乙示stands for polyvinyl chloride; P P 表VC;PE-P烯A stands for polyacrylate;丙PE聚示;PP 表 酯酸烯U stands for polyurethane; P丙2.8聚示E stands for polyethylene;;PE A 表 烯72乙聚示;PE 表。腈烯stands for polyacrylonitrile;P烯乙stands for polyethylene terephthalate; P丙苯ET cean 聚聚示示Arctic O;PA;PS N 表表烯洋 胺乙冰酰氯stands for polyamide;PAN北 聚聚示示PA;PA 表烯;PV C 表二酯戊氨異聚stands for polybutylene terephthalate; P示示BT:IR表表;PU注酯Note: IR stands for isoprene;polymer; P

圖2 體內(nèi)含有微塑料的魚的占比[19]Fig.2 Percentage of fish containing microplastics[19]

2 微塑料對魚類產(chǎn)生的毒性效應(yīng)的相關(guān)要素(Main elements of toxic effect of MPs on fish)

為全面分析微塑料對魚類的影響,將以微塑料及魚類為研究內(nèi)容的檢索結(jié)果導(dǎo)入BibExcel 軟件,利用共現(xiàn)詞分析(Co-occurrence Analysis)功能找到在文獻標題中出現(xiàn)的高頻詞匯,再根據(jù)暴露相關(guān)(暴露方式、發(fā)育階段、微塑料參數(shù))、效應(yīng)相關(guān)(生理活動、組織器官)、歸趨、研究目標(塑料種類、常用魚類)進行分類整理,進一步統(tǒng)計相關(guān)詞匯出現(xiàn)頻次。 最終得到微塑料對魚類影響涉及的主要高頻詞匯及頻次(圖3)。 本部分內(nèi)容基于圖3 分析結(jié)果就微塑料對魚類影響相關(guān)的幾個主要方面(暴露方式、微塑料特征、生理活動、組織器官、微塑料歸趨)進行了概述。

2.1 實驗暴露方式

結(jié)合圖3 結(jié)果通過精讀相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn),與實驗暴露方式相關(guān)的主要高頻詞匯為“rapid, chronic/long-term, single, combine”。 根據(jù)暴露時間長短可以將暴露實驗分為急性/短期暴露與慢性/長期暴露,根據(jù)暴露形式可以分為單一暴露與聯(lián)合暴露。 從暴露時間角度來看,不同暴露時間下微塑料對魚類的毒性效應(yīng)存在較大差別。 之前,有綜述論文匯總分析了一些以斑馬魚為研究對象的短期或中期暴露(最多42 d)試驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)在效應(yīng)類型和效應(yīng)程度方面存在不同的結(jié)果[52]。 作者通過概括分析發(fā)現(xiàn),在出現(xiàn)毒性效應(yīng)的研究中,急性暴露實驗的主要特點是暴露時間短、污染物濃度較高、受試生物敏感,以幼魚[53-54]居多;慢性或長期暴露實驗的特點是暴露時間長、污染物濃度較低或接近環(huán)境濃度、受試生物敏感性低,以成魚[55-57]為主。

圖3 微塑料對魚類影響涉及的主要高頻詞匯及頻次(頻次＞5)Fig.3 High-frequency words (＞5) appeared in the literatures on the influence of microplastics on fish

除暴露時間上的差異外,不同研究采用的暴露形式也有較大差別。 就單一暴露而言,通常選擇人工合成的單一成分純凈微塑料,主要關(guān)注微塑料對魚類的毒理學(xué)效應(yīng),如研究不同粒徑微塑料對魚的毒理學(xué)效應(yīng)[58-59],較少關(guān)注其環(huán)境或生態(tài)毒性,且通常以高于環(huán)境濃度進行暴露。 有研究者匯總了多項研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在淡水環(huán)境(包括自然水體、自來水、瓶裝水)中微塑料的濃度范圍為1×10-2~1×108個·m-3,平均濃度為 5×102個·m-3[60]。 而大部分單一暴露實驗使用的濃度均高于該平均值(表2)。 環(huán)境中的微塑料通常不是單一化合物,而是由聚合物和添加劑組成的混合物,這些聚合物和添加劑可以吸收周圍環(huán)境中的其他物質(zhì),包括有生命的物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)和污染物[61]等。 因此,在研究微塑料對魚類影響的研究中有一些實驗是研究多種污染物聯(lián)合暴露或塑料添加劑對魚類的影響。 聯(lián)合暴露實驗主要是關(guān)注微塑料及其吸附污染物的聯(lián)合效應(yīng),其中包括微塑料與重金屬(金[62]、鎘[63]、銀[64]、鉛[65]和銅[66]等)或微塑料與有機污染物(多環(huán)芳烴[67]、鹵代污染物[68]和芘[69]等)對魚類的聯(lián)合毒性。 多數(shù)聯(lián)合暴露實驗結(jié)果顯示聯(lián)合暴露的毒性效應(yīng)大于單一暴露[70-72]。 但也有研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合暴露下的毒性效應(yīng)并未增強,Yan 等[65]以聚乙烯(PS)微塑料與重金屬(鎘、鉛和鋅)聯(lián)合暴露海水青鳉(Oryzias melastigma),結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)合暴露并沒有增加海水青鳉的生殖腺發(fā)育的風(fēng)險。隨著全球海洋塑料垃圾污染日益嚴重,增塑劑、阻燃劑等塑料添加劑對海洋動物的潛在影響也開始引起人們的關(guān)注[73]。 早在十幾年前,已有學(xué)者研究塑料添加劑對魚類的影響。 如Cuq 等[74]研究了親水性增塑劑對沙丁魚(Sardina pilchardus)肌原纖維蛋白基膜功能特性的影響。

2.2 微塑料特征與毒性效應(yīng)之間的關(guān)系

由于不同研究團隊關(guān)注微塑料對魚類毒性效應(yīng)的研究目的不同,前期大量實驗在使用微塑料暴露魚類時使用的微塑料的相關(guān)參數(shù)(塑料種類、形狀、大小、濃度等)也存在差異。 本研究通過略讀摘要篩選出微塑料對魚類進行暴露的相關(guān)研究,通過精讀文獻的“材料與方法(material and methods)”匯總文獻中涉及的魚的種類、微塑料的特征(種類、形狀、大小、濃度)數(shù)據(jù)及其關(guān)注的微塑料對魚類產(chǎn)生的主要影響,結(jié)果見表2。

如表2 所示,受試生物中,淡水魚類中的關(guān)于斑馬魚的研究最多,海洋魚類中的海水青鳉研究較多。不同實驗中所使用的微塑料種類、大小、形狀、濃度存在一定差異。 暴露實驗中使用最多的是PS,其次是PE。 大部分實驗使用的微塑料是人工合成的單一成分的微塑料,只有少量實驗使用塑料制品制作的微塑料或環(huán)境中收集的微塑料。 由于受試生物、暴露濃度、暴露時間、研究目的的不同,上述微塑料特征與其對魚類的影響之間尚無明確結(jié)論。 就微塑料種類而言,有研究人員比較了不同種類微塑料(PS、PE 和 PET)對褐鱒(Salmo trutta)幼魚的內(nèi)分泌、遺傳和細胞毒性的影響,發(fā)現(xiàn)不同聚合物對海鱒魚幼魚的遺傳毒性大小順序為:PS＞PET＞PE[115]。 而另有研究認為微塑料對魚的影響主要與微塑料濃度有關(guān),與微塑料種類無關(guān)[117]。 微塑料大小對魚類的影響的研究結(jié)果也不盡相同,Yang 等[59]比較了納米級(70 nm)與微米級(5 μm)PS 微塑料對鯽魚(Carassius auratus)幼魚的影響,他們發(fā)現(xiàn)高濃度的納米微塑料和微米微塑料都可能對幼魚造成損害,納米微塑料潛在的危險性更大。 而Batel 等[118]的研究認為4 ~6 μm 和 125 ~500 μm 的 PE 微塑料對魚類產(chǎn)生的影響沒有差異。 除種類、大小外,還有研究人員比較了不同形狀微塑料對魚的影響,發(fā)現(xiàn)不規(guī)則形狀PE 微塑料對魚類游泳行為影響較球形微塑料更明顯[84]。 而 Qiao 等[97]研究不同形狀 PS 微塑料(纖維、碎片和圓球)對斑馬魚的影響時發(fā)現(xiàn)纖維微塑料導(dǎo)致的腸道毒性大于碎片微塑料和球形微塑料。 微塑料的暴露濃度也是影響其被魚類攝入的重要因素之一。 通常認為魚類攝入微塑料的量與微塑料濃度成正比,但Mbedzi 等[119]開發(fā)并應(yīng)用了一種功能響應(yīng)方法,以量化魚類對不同濃度的微塑料的攝取情況,發(fā)現(xiàn)斯氏羅非魚(Tilapia sparrmanii)在環(huán)境濃度相對較低的情況下依然會攝取PE 微塑料,當(dāng)濃度升高時,攝取量增加但不具有統(tǒng)計顯著性。 綜上,微塑料的各特征參數(shù)與其對魚類產(chǎn)生的毒性效應(yīng)都存在一定關(guān)系,但由于缺乏多物種、多微塑料參數(shù)的綜合實驗,當(dāng)前階段的研究結(jié)果尚無關(guān)于微塑料特征與其對魚類產(chǎn)生的毒性效應(yīng)關(guān)系的明確結(jié)論。

參Reference獻文考[75][76]響影Ps 制抑要長 降主塑Main effects on fish by M、生 下的留 率活生產(chǎn)滯內(nèi)類道 、存慢魚化對消 緩在 長料料 生塑微ere trapped in intestine and growth inhibited Microplastics w th slower and survival rate reduced Grow微表總-1-1匯0.083,g·L響度g·L影濃0.055,要Concentration 0.1 m主ith different characteristics on fish species 0.025,0.1769 m類魚對Ps w料f M塑微小m征Ps 大2 m 1 000 μm特Particle size同 征250 ~2 不ain influences o特料塑表ary table of m 微Characteristics of M球狀 粒形Particle shape顆Pellets、小片碎Summ Fragments, pellets Table 2塑Particle type 物類合種T 混料PE料塑生原Mixture of virgin plastic魚鯛類邊鰓種光is polyacanthus雙魚Fish species棘刺 氏多Acanthochrom杜bassis dussumieri Am[77][71][59][78][79][80]低降化as changed 率效制化抑同長 留的bined exposure滯 傷激聯(lián)Assimilation efficiency of fish to polychlorinated應(yīng)苯biphenyls decreased under com、生道變傷 內(nèi)在ere trapped in the intestine臟損化為 聯(lián)氯損、肝行官 消Ingestive behavior w、氧化食多 器 激性攝對 應(yīng)毒類、多 料 化 經(jīng),魚 激ultiple organ injury and growth inhibited塑 氧神下應(yīng) 微露化Oxidative stress and liver injury Neurotoxic and oxidative stress暴氧合Oxidative stress, m Microplastics w-1,g·L -1of diet 2 m ,20%g·L 1.5,0.4,1 m .5,3.0%.2,,15%% of diet.1,%,,025,0icrobeads or 50 1.50 0.04,10%diets at 0 3.0 percentage 5%0.01 50 m microfibers per diet%,) μm 0.50 212 μm 5 μm ) μm(95.41 ± 4 500 μm 70 nm,,500 μm),beads (200 μm).23(95.41 ± 4.23 180 ~100 ~F ibers (50珠球 球 球 、微icroplastic末 片微Microspheres微Microspheres微Microspheres維纖beads粉 碎微Microfibers, m Powdered form Fragments PE PE PS Mixture C PV C PV眼phiprion ocellaris魚鋸鯰 鯰雙魚魚魚胡胡斑鯽鯽鯽齒齒Carassius auratus Carassius auratus Carassius auratus尖 尖Am Clarias gariepinus Clarias gariepinus[81]獲’t have genetic adaptation性應(yīng)適傳遺得 未代子Larval fish don-1 30 particles·m L7.5,m90 m球微Microspheres P S鮭白唇突Coregonus lavaretus[82][83]應(yīng)une response反激疫應(yīng)、免 化擾、氧干制泌抑分長內(nèi)Endocrine disruption and imm生th inhibited and oxidative stress Grow,-1 g·L 0.0911-1 g·L0.25 m 0.00555,0.13665 m 200 μm100 ~球球微Microspheres微Microspheres乳體料護塑或微C奶的PV面中ost popular brands洗Be isolated from one of the m of a face and body scrub魚魚鯉Cyprinus carpio鯉Cyprinus carpio

參Reference獻文考[84]加影響Ps塑Main effects on fish by M as increased主增要的量含氧生產(chǎn)性活類魚道化對料消微R eactive oxygen in digestive tract w-1g·L Concentration,250 m濃度50180 μm,350 μm Ps Particle size Characteristics of M征6 ~大150 ~小塑特料 微形球或P article shape不Irregularly shaped狀狀形則形規(guī)and spherical料類塑Particle type種PE鳉2 魚類種色表雜續(xù)Fish species Cyprinodon variegatus[57][85]傷性 損毒 學(xué)胎 理胚bryotoxicity Em 病無No histopathological changes occurred-1g·L2.52 m of food2%20 μm5,10 ~5 μm,220 μm 1 ~1 ~120 ~球 球微Microspheres微Microspheres PE PE魚 魚馬 馬斑Danio rerio斑Danio rerio[86][87]炎matory response 性毒經(jīng)應(yīng)反 、神癥 常異Inflam 為行泳游ming behavior changed, neurotoxicity imSw-1g·L -1 20 m g·L 2 m106,45 μm ,90 ~600 μm 53 10 ~,45 ~500 ~22250,10 ~212 ~片 片碎Fragments碎Fragments PE PE魚 魚馬 馬斑Danio rerio斑Danio rerio[64]率用降A(chǔ)bsorption and utilization rate of m etal利收吸的物染污屬金內(nèi)體魚pollutants in fish decreased低-1,1 000 particles·m L,10010106 μm10 ~球微Microspheres P E魚馬斑Danio rerio[88]化as changed變?yōu)樾惺硵zIngestive behavior w g·L-1,50 m25300 μm250 ~球微Microspheres P E魚馬斑Danio rerio[89]毒ent toxicity性 育發(fā)D evelopm-1g·L20 m 45 μm10 ~片碎Fragments P E魚馬斑Danio rerio[90]性毒胎胚bryotoxicityEm-1g·L,100 m1013 μm11 ~球微Microspheres P E魚馬斑Danio rerio[91]性as changed效有物生的icroplastics w鉛的出放釋中料塑微變改-1Bioavailability of lead released from m g·L250,500 m125,0,200 μm片碎F ragm ents V C, PET, PPE魚馬斑Danio rerio[92]age傷損化、氧性毒殖、生傷損經(jīng)神age, reproductive toxicity and oxidative dam N erve dam-1g·L5 m1.5,0.5,70 nm球微Microspheres P S魚馬斑Danio rerio[93]代etabolism w as changed化變謝臟、肝激應(yīng)化氧O xidative stress and liver m-1g·L2 m.2,,00.0220 μm5 μm,70 nm,球微Microspheres P S魚馬斑Danio rerio

參Reference獻文考[94]性影響Ps塑Main effects on fish by M要主的生產(chǎn)毒傳遺類魚Genetic toxicity微對料-1g·L C oncentration度濃1 m.1,,00.01 Particle size Characteristics of M Ps 1 μm特 塑大微小料征狀 球Particle shape微形Microspheres塑Particle type類種料PS魚2 魚類種馬表斑續(xù)Fish species Danio rerio[95][56]降as inhibited 應(yīng)反癥生炎as changed,下發(fā)ation力 道能 、腸position w生 成再 組鰭 物尾Caudal fin regeneration w微icrobial com生intestinal inflamm道腸變改Intestinal m-1g·L g·L-1 10 m1,1 m 0.1,0.1,,500 nm 50 μm 500.5,球 球微Microspheres微Microspheres PS PS魚 魚馬 馬斑Danio rerio斑Danio rerio[96][97][70][68][98][99]icrobiota激ation as changed 應(yīng)Intestinal lesions and influenced the gut m 化 反物as increased, oxidative stress應(yīng)應(yīng)激生 、氧 疫 反 應(yīng)微 積 癥化為ming behavior w 道 蓄 、炎、免激、氧行腸 內(nèi) 應(yīng)une response緩 癥ation and oxidative stress泳響道化減游 、影 、腸 長 、炎變臟、氧、生 應(yīng)改 傷損肝 謝 高反, growth slower and inflamm在升道etabolism affected, oxidative intestines w 疫im代化 子 率臟免Sw 消增Accumulation of copper ions in the liver and離肝亡 天銅響stress and innate imm死 先加影Liver m Mortality increased une response, inflamm Innate imm-1-1 g·L-12%ass 20 m -1 g·L g·L 的量icrobeads 0.001 ~20 m 0.2 m 質(zhì)of food m-1(diet)物食2%100 m 10 ~·mg 103,104,105 mg·L Fibers (25 μm), fragm ents 5 μm 10 μm), beads (15 μm)20 μm0.1 μm,250 μm125 ~45 μm10 ~150 μm40 ~(＜ents,子、珠球片 球 末球末微Microspheres、碎纖Fibers , fragm beads微粉 微粉維Microspheres Powders Microspheres Powders PS PS PS PE PE VC, PPE Danio rerio Danio rerio Dicentrarchus labrax鱸 鱸魚 魚Dicentrarchus labrax魚齒鱸齒 齒馬馬馬舌 舌舌斑Danio rerio斑斑洲 洲洲歐 歐歐Dicentrarchus labrax[72]變as changed改為行泳游m ing behavior wimSw-1g·L.69 m,00.265 μm1 ~球微Microspheres P S鱸齒舌洲歐Dicentrarchus labrax[53]化as changed變?yōu)樾惺硵zIngestive behavior w-3 4 241 particles·m 1 000 μm500 ~片碎Fragments,P S鯛白Diplodus sargus][100亂as disturbed紊脂etabolism w謝代質(zhì) 臟肝L iver lipid m-1(dry feed)g·g20 m2.0,100 μm20 ~球微Microbeads PS魚oara斑石紋云Epinephelus m

參Reference獻文][101響考影Ps塑Main effects on fish by M要主滯中的留、鰓道生產(chǎn)ere retained in在類腸魚對料塑fish intestine and gill料微微Microplastics w-1 Concentration 100 000 particles·L濃度P sCharacteristics of M征小Particle size大32 μm)icrofibers (500 μm)料特Microbeads (27 ~, m塑微Particle shape狀維纖、微珠形微Microbeads,microfibers種類塑Particle type料PE魚2 魚類種刺表三續(xù)Fish species Gasterosteus aculeatus][102傷損道腸Intestinal lesions-10.01 g·d0.001,8 μm球微Microspheres P S鱾光Girella laevifrons][103化as changed變?yōu)樾惺硵zIngestive behavior w-1 100 particles·L 97 μm片碎Fragments P S鱸吻尖Lates calcarifer][104肝Liver injury傷損臟-1g·L50 m＜10 μm CPV鰍泥Misgurnus anguillicaudatus][105][106[67][58]][107[55]險風(fēng)的謝內(nèi)as increased代化體as affected臟變魚謝 肝 為入 代 性 響 、行as changed傷進質(zhì)毒as affected降損物 脂 因 、影下、鰓染 響etabolism w激率高污 、影 性 應(yīng) 活 升附傷毒化 率吸 損 胞 、氧etabolism w、存ent toxicity, survival rate卵可臟細性 性 產(chǎn)加肝 毒 毒增Cytotoxicity and genotoxicity liver m育料經(jīng)Neurotoxicity, oxidative stress, and神發(fā)Developm declined and behavior w Increased spawning rate, gill injury塑微Risk of contaminants absorbed into fish w Liver injury and lipid m、基-1-1 1 000 particles·m L 2 411 2 226 ~-1·d g·L particles·fish -1-1 g·L % (m/m),1-1 700,50 m 0.1%in fish food,10 000 fibers·L 500 ~0.1 m%,1 000 0.01 106 μm 20 μm),60 μm)10 ~400 μm 100 ~220 nm 70 ~90 μm5,1 000 μm 0.3,0.1 ~(10 ~(50 ~PE PP球末珠 子 狀微Microspheres粉Powders微Microbeads珠Beads線Thread料ental PE PS PS PS 塑環(huán)Environm P微, P境microplastics PE ykiss ykiss ykiss鳉 鳉鱒鱒鱒 魚 青 青虹Oncorhynchus m虹Oncorhynchus m虹Oncorhynchus m非羅Oreochromis niloticus本 本日Oryzias latipes日Oryzias latipes][108擾干泌分內(nèi)E ndocrine disruption-1g·L0.008 m m3 m微Pellets球P E鳉青本日Oryzias latipes][109][110 istake性食誤Ingested by m 毒ent toxicity育發(fā)Developm-1 100 000 particles·L×106 particles·mL-1×103,110.1,10 μm .00 μm,6,0.500.05球 球微Microspheres微Microspheres PS PS青elastigm a a鳉青elastigm鳉水 水海Oryzias m海Oryzias m

參Reference獻文][111[65]][112響考育發(fā)影Ps要塑Main effects on fish by M 腺 長生主的Reproductive toxicity響性 響性生、影毒 、影產(chǎn)變物eostasis and gonadal development類殖生改生微魚為道影icrobiota hom對行腸 攝pact the foraging and growth料食響微Im Perturb gut m-1-1-1 g·L.2 m,0度濃0.02 Concentration g·L0.1 m 500 particles·L250 ~0.002,小Ps 10 μm Particle size 212 μm 2.5 μm 180 ~塑微特料狀大Characteristics of M征球Particle shape球 球Microspheres微形微Microspheres微Microspheres料類塑Particle type PS種PS PE a a鰷鳉類Fish species口2 魚鳉種青elastigm青elastigm軟表水 水海海頭續(xù)Oryzias m Oryzias m黑Pimephales promelas][113疫une response應(yīng)反 免天先Innate im m-1 plasm ag·L0.1 m(41.0 nm),.7 nm)PS (158 PC S, PPC鰷口軟頭黑Pimephales promelas][114在ulated in the intestinal tract累積內(nèi)道化消 并食攝被Ingested and accum,1 900 g·L-1 300,6 000 m 355 μm38 ~片碎F ragm ents粒顆膠橡胎輪T ire crum b rubber鰷口軟頭黑Pimephales promelas[69]性加Have greater effect than the pyrene毒的虎icrops鰕臀長眼小對atoschistus m芘om附吸可alone on P增,0.0184-1g·L 0,0.184 m 5 μm1 ~球微M icrospheres P E虎icrops鰕臀長眼小Pomatoschistus m[66]性毒加Have greater effect than the copper的鯉脂鯪紋條對子離rochilodus lineatus銅附吸可alone on P增-1g·L0.02 m 90 μm10 ~球微Microspheres P E鯉脂鯪紋條Prochilodus lineatus][115性毒傳遺G enetic toxicity-1g·L2.8 m 3 000 μm球微Pellets S, PET, PPE褐鱒o trutta Salm][116料塑微色黑icroplastics,優(yōu)Capture preferentially black m的粒顆物食ilar to food pellets于似類食攝which is sim先1 ∶6 (m/m)in fish food eter (1.0±0.1) m m,m Length (1.2±0.2) m Diam度徑長直狀管Tubular微icroplastics料塑 成合工人A rtificial m鯧鰤青紫Seriolella violacea][117[99]激應(yīng)化影inent harm、氧應(yīng)ation and oxidative stress響 反癥無No imm、炎先une response, inflamm應(yīng)反疫免天Innate imm-1-1-1·d0.1 g·kg 103,104,105 mg·L m＜2 m 150 μm40 ~形 末球Spherical pellets粉Powders V CS, PE, P VC, P, P PE PA鯛鯛頭 頭金Sparus aurata金Sparus aurata[63]P stands for poly-應(yīng)une response反疫免天先和御stands for polyvinyl chloride; P防化VC氧抗Antioxidant defense and innate imm。烯丙聚示g·L-1,PP表S stands for polystyrene; P.5 m 烯,0乙0.05氯聚0,示,PV C 表 烯40 μm乙苯聚32 ~,PSET示stands for polyethylene terephthalate; P表 酯二乙酸甲球 二微Microspheres示E stands for polyethylene; P苯對聚,PE T 表 烯乙PS,P酯C stands for polycarbonate; P聚示E 表酸碳聚示魚,PC Symphysodon aequifasciatus表麗盤棕龍黃:PA注N ote: PA stands for polyam ide; P尼示表propylene.

2.3 魚類受微塑料影響的生理活動

根據(jù)標題共現(xiàn)詞分析結(jié)果(圖3),目前微塑料對魚類生理活動的影響主要涉及生殖、免疫、生長、代謝、行為等方面。 之前,有文章綜述了微塑料對水生生物(貝殼類、魚類等)的生殖影響,發(fā)現(xiàn)微塑料暴露對水生生物生殖的影響因物種而異,但多數(shù)研究結(jié)果表明,微塑料暴露后水生生物的生殖細胞和卵母細胞質(zhì)量、繁殖能力、精子游動速度和后代質(zhì)量等顯著降低[120]。 其中,關(guān)于魚類的研究中,主要關(guān)注微塑料對魚類性腺的影響。 其中有微塑料對性腺的直接作用,Sarasamma 等[92]以納米微塑料暴露斑馬魚發(fā)現(xiàn)納米微塑料會在斑馬魚性腺中積累;也有微塑料對性腺的間接作用,Wang 等[111]以不同濃度的10 μm PS 微塑料暴露海水青鳉,發(fā)現(xiàn)微塑料可以影響下丘腦-垂體-性腺軸,延緩了雌性海水青鳉魚性腺的成熟。

微塑料對魚類免疫的影響主要是從基因、酶或蛋白、細胞水平開展研究。 在基因水平上,微塑料主要影響魚類炎癥反應(yīng)及細胞免疫的相關(guān)基因的表達。 Chen 等[110]以PS 微塑料暴露海水青鳉,發(fā)現(xiàn)參與炎癥反應(yīng)及免疫相關(guān)的基因:絡(luò)氨酸激酶(Janus kinase)、趨化因子配體 11 (C-C motif chemokine 11)、白細胞介素6 (interleukin 6)表達均發(fā)生顯著變化。在酶或蛋白水平上,微塑料主要影響魚類免疫蛋白及與免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的酶的變化。 Banaee 等[82]以微塑料與鎘聯(lián)合暴露鯉魚(Cyprinus carpio),發(fā)現(xiàn)聯(lián)合暴露下鯉魚的總免疫球蛋白水平發(fā)生顯著變化。 但Espinosa 等[121]以PVC 微塑料通過食物相暴露金頭鯛發(fā)現(xiàn)PVC 微塑料對金頭鯛的免疫球蛋白水平影響不大。 在細胞水平上,研究人員主要關(guān)注微塑料對免疫細胞的影響。 Greven 等[113]以 PS、PC 的微米級與納米級塑料暴露黑頭軟口鰷(Pimephales promelas)后發(fā)現(xiàn)中性粒細胞吞噬PS 納米顆粒,他們推測這將影響黑頭軟口鰷的免疫響應(yīng)。

魚類生長相關(guān)的直接生理指標是體質(zhì)量、體長變化。 關(guān)于微塑料對魚類生長影響的研究結(jié)論主要是生長抑制,但抑制程度不同。 Naidoo 和 Glassom[76]在環(huán)境中收集經(jīng)微塑料長期暴露(95 d)后的金魚,發(fā)現(xiàn)暴露組中金魚的體質(zhì)量、體長增加量較對照組都有所下降。 Xia 等[83]研究了不同濃度、不同暴露時間下,PVC 微塑料對鯉魚(Cyprinus carpiovar.)的影響,發(fā)現(xiàn)隨濃度增加,鯉魚體質(zhì)量增加量降低,對體長影響不明顯。 而Cedervall 等[122]研究納米PS 微塑料經(jīng)三級食物鏈傳遞后對鯽魚(Carassius carassius)的影響,發(fā)現(xiàn)鯽魚體質(zhì)量下降。 上述研究認為微塑料暴露后體質(zhì)量增長變慢的可能原因有:微塑料暴露引起魚類的消化道堵塞或消化道損傷或發(fā)生炎癥反應(yīng),影響食物攝入和消化道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收;引起肝臟損傷,影響魚類肝臟的脂質(zhì)代謝功能,進而導(dǎo)致體質(zhì)量增加變慢。 也有一些研究發(fā)現(xiàn)微塑料對魚類生長影響不明顯。 Critchell 和Hoogenboom[75]研究PET 微塑料對多刺棘光鰓鯛(Acanthochromis polyacanthus)的影響,發(fā)現(xiàn)暴露組與對照組相比,魚的體質(zhì)量、體長變化均無差異。 研究人員推測出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是:魚類可將微塑料排出體外,從而減小微塑料對消化道的損傷;魚類對微塑料有一定識別能力,可以避免誤食。

通過匯總分析發(fā)現(xiàn),研究魚類代謝的相關(guān)文獻主要是關(guān)注魚類的脂類、能量代謝。 目前,研究微塑料對魚類代謝影響的方法之一是利用代謝組學(xué)技術(shù)研究代謝物的變化。 Zhao 等[123]從代謝組學(xué)角度研究發(fā)現(xiàn)丁基羥基苯甲醚和微塑料聯(lián)合暴露下斑馬魚幼魚發(fā)育異常的原因是2 種物質(zhì)干擾了花生四烯酸、甘油磷脂和脂類的代謝。 還有研究人員關(guān)注代謝過程中一些蛋白和酶的變化。 Cedervall 等[122]研究了納米微塑料經(jīng)三級食物鏈傳遞后對鯽魚(Carassius carassius)影響,發(fā)現(xiàn)鯽魚的脂肪代謝發(fā)生變化,其主要原因是納米顆粒結(jié)合了血清中的載脂蛋白(apolipoprotein A~I),抑制載脂蛋白利用體內(nèi)儲備的脂肪。 Wen 等[124]對比了微塑料與溫度變化對黃棕盤麗魚(Symphysodon aequifasciatus)代謝的影響,發(fā)現(xiàn)微塑料對能量代謝相關(guān)的酶(乙酰膽堿酯酶、堿性磷酸酶乳酸脫氫酶、檸檬酸合酶和細胞色素c 氧化酶)的活性有影響,干擾了魚的能量代謝。

魚類的行為變化也是研究環(huán)境毒物對魚類影響的重要指標。 研究微塑料對魚類行為影響的文獻中涉及的主要行為包括游泳行為、攝食行為、攻擊性等。 目前,微塑料暴露后魚類的游泳行為變化尚無一致結(jié)論。 Barboza 等[72]研究了微塑料與汞對歐洲舌齒鱸魚的聯(lián)合毒性,發(fā)現(xiàn)在單一或聯(lián)合暴露下歐洲鱸魚的游泳速度均下降。 而Chen 等[96]以多種濃度的PS 微塑料暴露斑馬魚成魚,發(fā)現(xiàn)微塑料暴露后斑馬魚變得極度活躍,其游泳距離比對照組增加了1.3 倍~2.4 倍。 微塑料對魚類攝食方面影響的研究主要集中在攝食量與微塑料濃度的關(guān)系[119]及魚類是否可以辨識微塑料。 通常的暴露實驗認為魚類不能辨識微塑料,但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)魚類可以辨識微塑料。 Kim 等[88]發(fā)現(xiàn)斑馬魚在攝入 PE 微塑料(247.5 μm)后表現(xiàn)出噴吐行為,說明斑馬魚對微塑料有一定的識別能力。 McCormick 等[125]在研究野外環(huán)境中微塑料對革狗母魚(Synodus dermatogenys)的行為影響時也得到相似的結(jié)果。 也有研究認為微塑料暴露不會影響魚類的行為。 Critchell 和Hoogenboom[75]在研究PET 微塑料對一種巖礁魚的影響時發(fā)現(xiàn)微塑料對其游泳、攝食及攻擊性均沒有影響。

通過分析魚類受到微塑料影響的生理活動的相關(guān)內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)在細胞或分子水平上產(chǎn)生這些毒性效應(yīng)的機制主要包括:氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、免疫細胞應(yīng)答、脂質(zhì)過氧化、DNA 斷裂、細胞膜穩(wěn)定性變化、細胞壞死、代謝或解毒相關(guān)通路的激活等。

2.4 魚體中受微塑料影響的器官

從器官角度分析,大部分研究關(guān)注微塑料對魚類的肝臟和消化道(腸道微生物)及鰓的影響。 肝臟是魚類脂質(zhì)代謝的主要器官,脂質(zhì)代謝是魚類的主要能量來源[126],所以研究人員關(guān)注微塑料對魚類肝臟脂質(zhì)代謝功能的影響。 且多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)微塑料暴露會造成肝臟損傷[70]、氧化應(yīng)激[93]或影響肝臟的代謝功能,特別是脂質(zhì)代謝[100]等。 消化道作為魚類攝入微塑料后微塑料存在的主要器官,其是否受到微塑料影響也是很多學(xué)者關(guān)注的問題之一。 微塑料對魚類消化道的最直接影響腸道損傷[97,127],有研究發(fā)現(xiàn)不同部位損傷程度不同,與腸道前端、中部相比,末端腸道損傷最嚴重[127]。 其次是影響消化道對營養(yǎng)物質(zhì)[76]或有毒物質(zhì)(如銅[66]、銀[105])的吸收,多項研究發(fā)現(xiàn)微塑料存在降低了魚腸道對重金屬的吸收。有學(xué)者認為腸道微生物是生物體的“特殊器官”[128],與生物體的健康息息相關(guān),因此也有學(xué)者關(guān)注微塑料對魚腸道微生物的影響。 目前研究認為微塑料對魚類腸道微生物的影響主要是影響其腸道微生物組成[129]、多樣性和豐度[65]及功能[130]。 微塑料的密度與水接近,因此會懸浮在水中,鰓作為魚類呼吸和廢物交換的關(guān)鍵部位[131],在魚類呼吸的同時會過濾水中的懸浮物,所以鰓也是魚類直接接觸微塑料的主要器官之一。 已有研究證實野外環(huán)境中捕獲的魚的鰓絲中有微塑料存在[132],這可能會影響鰓發(fā)揮其正常功能。 另外,在實驗室暴露實驗中也發(fā)現(xiàn)微塑料會在鰓中大量積累[57]。

2.5 魚體內(nèi)微塑料的歸趨

由于微塑料具有持久性、難降解等特點,進入魚體內(nèi)的微塑料很可能在魚體內(nèi)富集。 之前有基于文獻計量學(xué)分析的綜述文章認為,未來的研究應(yīng)重點關(guān)注微塑料在食物鏈中的遷移、積累和影響[133]。 因此,明確魚體內(nèi)微塑料的歸趨對研究其毒性效應(yīng)、生物富集和食物鏈傳遞都具有重要意義。 目前,魚體內(nèi)微塑料的歸趨途徑主要包括:排泄、器官間轉(zhuǎn)移和食物鏈傳遞。 有暴露實驗在魚排出的糞便中檢測到了微塑料[134],說明微塑料有重新進入環(huán)境造成二次污染或持久污染的潛在風(fēng)險。 另有研究人員關(guān)注微塑料在魚體內(nèi)的轉(zhuǎn)移,即進入魚體內(nèi)的微塑料從消化道進入魚的其他組織器官,發(fā)現(xiàn)5 μm 的PS 微塑料可以進入斑馬魚的肝臟[93]。 這說明粒徑在5 μm以下的微塑料可以從消化道進入其他內(nèi)臟器官。 研究人員還關(guān)注了微塑料在食物鏈中的傳遞。 Cedervall 等[122]發(fā)現(xiàn)納米級PS 微塑料顆粒可以通過捕食關(guān)系從藻類轉(zhuǎn)移到浮游動物再轉(zhuǎn)移到魚類體內(nèi)。Zhang 等[135]研究了微塑料在中國東海野生魚類和甲殼類動物之間的食物網(wǎng)轉(zhuǎn)移,發(fā)現(xiàn)微塑料很可能在海洋食物網(wǎng)的高營養(yǎng)級魚類中富集。 由于微塑料既能在魚體內(nèi)富集,又可以沿食物鏈傳遞,加之其對生命體存在一定的毒性效應(yīng),微塑料最終可能通過食物鏈傳遞威脅人類健康。

3 存在的問題與展望(Problems and prospective)

首先,通過文獻計量學(xué)分析發(fā)現(xiàn),與海洋魚類相比微塑料在淡水魚類中的調(diào)查數(shù)據(jù)相對較少。 而海洋中的大部分塑料都是先進入淡水環(huán)境后通過河流進入海洋,因此關(guān)于微塑料對淡水環(huán)境中魚類污染情況的研究有待加強。 前期野外調(diào)查研究的檢測方法參差不齊,后續(xù)對環(huán)境中的微塑料的檢測時需要規(guī)范統(tǒng)一的環(huán)境分析方法。 第二,目前的統(tǒng)計結(jié)果顯示,無論急性暴露還是長期暴露實驗所使用的微塑料濃度多高于環(huán)境水體中的濃度。 早在2016年就有研究人員提出,微塑料暴露研究應(yīng)該符合環(huán)境實際[136]。 以后關(guān)于微塑料的毒理學(xué)研究中如果只研究微塑料的毒性效應(yīng)可以以高于環(huán)境的濃度進行暴露實驗,但是如果是研究微塑料對魚類的生態(tài)效應(yīng)時必須以環(huán)境濃度為參考。 而且除環(huán)境水體中檢測到的濃度外,野外捕獲魚類體內(nèi)檢測到的濃度也具有重要參考價值。 第三,由于微塑料形狀、大小、密度存在差異,顆粒濃度與質(zhì)量濃度之間無法換算,因此以后的研究中應(yīng)采用統(tǒng)一的濃度單位,以便對不同研究結(jié)果進行比較分析。 而且需要將毒性測試方法標準化,尤其是如何配制穩(wěn)定的實驗溶液。 如果出現(xiàn)沉淀或團聚,則實驗周期內(nèi)的測量濃度會隨時間降低。 已有的多數(shù)暴露實驗使用球形塑料,而實際環(huán)境中微塑料形狀不規(guī)則。 因此在以后的暴露實驗中可考慮使用野外收集的微塑料進行暴露,以更好地模擬實際環(huán)境中的微塑料污染風(fēng)險。 但使用原生微塑料進行試驗時如何避免微塑料毒性測試中塑料添加劑溶出產(chǎn)生的影響也是目前科研人員必須考慮的一個重要問題。 第四,研究認為微塑料可以通過排泄重新進入環(huán)境,目前缺乏關(guān)于排泄物中的微塑料是否繼續(xù)影響環(huán)境中生物的研究。 加強相關(guān)研究可以更好地了解微塑料的環(huán)境行為。 另外,加強對野外魚類體內(nèi)的微塑料污染情況監(jiān)測對生態(tài)系統(tǒng)健康具有重要意義,特別是利用魚類受污染的數(shù)據(jù)進行生態(tài)風(fēng)險評估[137]。