近期，华南师范大学环境学院应光国教授团队研究生丘舒晴等人在《Journal of Hazardous Materials》、《Journal of Cleaner Production》和《Water Research》等期刊上相继发表了有关塑料浸出物的生态风险研究成果。
图文摘要
引言
近些年来，海洋塑料污染成为热点话题。塑料中的添加剂种类丰富、使用量大，且与塑料聚合物不是化学性结合，极易从塑料中浸出。考虑到塑料在海洋环境中受物理、化学和生物的作用会老化，且会被海洋生物摄食，因此，本研究聚焦于模拟实验，将原始塑料和老化塑料浸没于模拟海水和模拟胃液中，探究浸出物的组成成分以及浸出物的生态毒理效应(基础毒性、神经毒性、生长发育毒性、内分泌干扰效应等)。
成果简介
(1)浸出物的组成成分
在老化塑料浸出物中共鉴定出371种添加剂(图1)，但仍有大量化合物是未知的。371种添加剂根据用途和功能分为33类，其中中间物质、增塑剂、抗氧化剂和阻燃剂是主要的浸出添加剂。总体而言，老化塑料在模拟海水浸出物中鉴定的添加剂数量要多于在模拟胃液浸出物中的，这与原始塑料的情况类似。在原始和老化塑料的模拟海水浸出物中共鉴定出333和353种添加剂，在原始和老化塑料的模拟胃液浸出物中共鉴定出95和164种添加剂。相对于原始塑料，老化塑料能浸出更多的添加剂。
(2)浸出物的生态毒理效应
1)浸出物对重组发光菌的毒性效应
老化塑料浸出物对重组发光菌的发光性表现出抑制和刺激效应，抑制率范围为-30.62%至15.82%(图2)。相对于对照组，20%的模拟胃液浸出物显著抑制发光性，而16.7%的模拟海水浸出物显著刺激发光性。另外，P5、P6、P7、P8和P10的模拟海水和模拟胃液浸出物表现出完全相反的毒性效应。另外，老化塑料浸出物对重组发光菌发光性的抑制率低于原始塑料浸出物导致的抑制率，这可能意味着老化塑料浸出物的毒性效应低于原始塑料浸出物的毒性效应。
2)浸出物对海水青鳉胚胎/幼鱼的毒性效应
通过将浸出物暴露于胚胎，我们探究了浸出物对胚胎畸形和心率的影响，以及在分子水平探究了浸出物对胚胎的神经、生长发育的影响。另外，通过将浸出物暴露于幼鱼，我们探究了浸出物对幼鱼游泳行为、激素水平(图3a)的影响，以及在分子水平探究了浸出物对幼鱼的神经、生长发育和内分泌系统(图3b)的影响。由于浸出物的组成成分和浓度的不一，浸出物的影响效应也不一。另外，通过冗余分析我们发现，浸出物的组成成分对影响效应的解释量较低，一方面说明了浸出物之间存在复杂的效应机制，如协同作用和拮抗作用等；另一方面说明了浸出物中的未知化合物可能也对影响效应存在解释作用，未来还需加强浸出物的鉴定和浸出物的毒性效应机制的研究。浸出物对海水青鳉胚胎/幼鱼的毒性效应结果详见文章内容。
图1 (a)老化塑料浸出添加剂种类占比；(b)各老化塑料在模拟海水和模拟胃液中鉴定的浸出添加剂数量；(c)原始和老化塑料在模拟海水和模拟胃液中浸出的已鉴定的添加剂数量(Qiu et al., 2022a,2022b)
图2 (a)老化塑料浸出物对重组发光菌发光性的抑制率；(b)原始和老化塑料浸出物对重组发光菌发光性的抑制率比较(Qiu et al., 2022a, 2022b)
图3 (a)原始和老化塑料浸出物对VTG、E2、11-KT以及11-KT与E2比率的影响；(b)原始和老化塑料浸出物对内分泌标志基因的影响热图(Qiu et al., 2023)
全文链接：
Qiu Shu-Qin, Huang Guo-Yong*, Li Xio-Pei, Lei Dong-Qiao, Wang Chen-Si, Ying Guang-Guo, 2023. A comparative study on endocrine disrupting effects of leachates from virgin and aged plastics under simulated media in marine medaka larvae (Oryzias melastigma). Journal of Hazardous Materials 446, 130700. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130700
Qiu Shu-Qin, Li Xio-Pei, Huang Guo-Yong*, Lei Dong-Qiao, Fang Gui-Zhen, Shi Wen-Jun, Chen Hong-Xing, Xie Lingtian, Ying Guang-Guo, 2022b. Chemical profile and toxicity of the leachates from aged plastics under simulated conditions. Journal of Cleaner Production 375, 134151. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134151
Qiu Shu-Qin, Huang Guo-Yong*, Fang Gui-Zhen, Li Xio-Pei, Lei Dong-Qiao, Shi Wen-Jun, Xie Lingtian, Ying Guang-Guo, 2022a. Chemical characteristics and toxicological effects of leachates from plastics under simulated seawater and fish digest. Water Research 209, 117892. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117892