微塑料对大型溞摄食和抗氧化防御系统的影响
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ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｏｆ ＭＰｓ ｃａｎ ｌｅａｄ ｔｏ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｆｅｅｄｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎻ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎻ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎꎻ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅꎻ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎻ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎻ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ ａｎｄ ｃａｔａｌａｓｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ ｉｎ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｗａｓ ｄａｍａｇｅｄ. Ｏｖｅｒａｌｌꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｏｆ ＭＰｓ ｃａｎ ｃａｕｓｅ
. 由于水生生物对
. 因此ꎬ微塑料的生态风险及其对人体健康的
威胁引起了国内外高度关注 [１５] .
大型溞( Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ) 属于浮游甲壳类动物ꎬ
常被用作水生生物毒理学研究的标准测试生物
[１６]
ꎬ
作为淡水水体中广泛存在的浮游动物ꎬ又是鱼类等养
殖动物幼苗期的主要饵料ꎬ因此其在水生食物链中占
ｌｉｆｅｎｇｍｉｎ＠ ｏｕｃ.ｅｄｕ.ｃｎ
基金项目: 国家重点研发计划项目( Ｎｏ.２０１８ＹＦＣ０４０６３０４) ꎻ 山东省重大科技创新工程( Ｎｏ.２０１９ＪＺＺＹ０２０３０２)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.２０１８ＹＦＣ０４０６３０４) ꎻ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
第 ３４ 卷 第 ５ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 ５ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.５
Ｍａｙꎬ２０２１
微塑料对大型溞摄食和抗氧化防御系统的影响
高嘉蔚１ꎬ２ ꎬ 赵莎莎１ꎬ２ ꎬ 李富云１ꎬ２ ꎬ 杨小满１ꎬ２ ꎬ 张 静１ꎬ２ ꎬ 熊安琪１ꎬ２ ꎬ 李锋民１ꎬ２ꎬ３∗
１.中国海洋大学环境科学与工程学院近海环境污染控制研究所ꎬ 山东 青岛 ２６６１００
２.中国海洋大学ꎬ海洋环境与生态教育部重点实验室ꎬ 山东 青岛 ２６６１００
３.青岛海洋科学与技术试点国家实验室ꎬ 海洋生态与环境科学功能实验室ꎬ 山东 青岛 ２６６０７１
摘要: 微塑料( Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎬ ＭＰｓ) 作为一种新兴环境污染物ꎬ其环境效应已引起了广泛关注. 为揭示不同粒径微塑料对淡水生
料ꎬ５０ μｍ 的微塑料主要黏附在胸肢处ꎬ而 １００ ｎｍ 和 ５ μｍ 的微塑料能在大型溞肠道中积累. 暴露于 ３ 种粒径的微塑料后ꎬ大型
溞的滤水率和摄食率较对照组分别降低了 ５０ ７％±９ ５％和 ３９ ２％±１０ ７％. ３ 种粒径的微塑料均能促进大型溞体内超氧化物歧
化酶、过氧化氢酶活性的升高ꎬ并诱导丙二醛含量升高ꎬ导致大型溞氧化损伤. 研究显示ꎬ微塑料损伤大型溞的食物过滤器ꎬ堵塞
显著的生物毒性和物理损伤ꎬ而微米级塑料颗粒仅能
被大型 溞 摄 入 并 从 体 内 排 出 而 没 有 物 理 损 伤. 而
Ｒｅｈｓｅ 等
[２０]
研究表明ꎬ１ μｍ 的微塑料会导致大型溞
固定化. 巩宁等
[２２]
理效应和生态风险提供科学依据.
１ 材料与方法
１ １ 试验材料
微塑料购于天津倍思乐色谱开发技术中心ꎬ粒径
收稿日期: ２０２０￣１１￣１６ 修订日期: ２０２１￣０２￣１２
作者简介: 高嘉蔚(１９９４￣) ꎬ女( 蒙古族) ꎬ河北围场人ꎬｊｉａｗｅｉｇａｏ＠ １６３.ｃｏｍ.
∗责任作者ꎬ李锋民 ( １９７５￣) ꎬ男ꎬ 山东青州人ꎬ 教授ꎬ 博士ꎬ 博导ꎬ主要从事近海生态系统中新兴污染物与 ( 微) 生物的相互作用及控制研究ꎬ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２１ ０１ ２５
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ｏｎ Ｆｅｅｄｉｎｇ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ
ＧＡＯ Ｊｉａｗｅｉ １ꎬ２ ꎬ ＺＨＡＯ Ｓｈａｓｈａ １ꎬ２ ꎬ ＬＩ Ｆｕｙｕｎ １ꎬ２ ꎬ ＹＡＮＧ Ｘｉａｏｍａｎ １ꎬ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＸＩＯＮＧ Ａｎｑｉ １ꎬ２ ꎬ
重要地位. 由于部分微塑料的尺寸接近大型溞饵料
生物的大小ꎬ一定尺寸和形状的微塑料可以被大型溞
摄入
[１２ꎬ１７￣１８]
低
[１８￣１９]
等
[２１]
ꎬ 造 成 大 型 溞 消 化 道 堵 塞、 摄 食 率 降
ꎬ引 起 运 动 抑 制ꎬ 甚 至 导 致 其 死 亡
[２０]
. ＭＡ
研究发现ꎬ仅 ５０ ｎｍ 的微塑料对大型溞表现出
ＬＩ Ｆｅｎｇｍｉｎ １ꎬ２ꎬ３∗
１.Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｓｔａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａꎬ
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１００ꎬ Ｃｈｉｎａ
消化道ꎬ降低其滤水率、摄食率ꎬ造成大型溞氧化损伤ꎬ微塑料暴露对大型溞的摄食和抗氧化防御系统造成了不利影响.
关键词: 微塑料ꎻ 大型溞ꎻ 积累量ꎻ 停留量ꎻ 滤水率ꎻ 摄食率ꎻ 抗氧化防御系统
中图分类号: Ｘ１７１.５ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０５￣１２０５￣０８
文献标志码: Ａ
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ( ＭＰｓ ) ꎬ ａｎ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔａｎｔꎬ ｈａｖｅ ｄｒａｗｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｕｂｌｉｃ ｃｏｎｃｅｒｎｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ｄｅｔｒｉｍｅｎｔａｌ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ. Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ｏｎ ｆｅｅｄｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ
料( Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎬ ＭＰｓ)
[４]
. 微塑料是指尺寸小于 ５
ｍｍ 的塑料碎片或颗粒ꎬ大量野外调查发现全球范围
内不同水域中均有微塑料污染现象
[５￣７]
ꎻ同时ꎬ水体中
的生物也受到了微塑料的污染ꎬ野外采集的鱼类
贝类
[９]
[８]
被水生生物摄入后不仅阻塞消化道ꎬ产生饱腹感
而影响其生长ꎬ甚至导致死亡
物摄食和抗氧化防御系统的影响规律ꎬ以 １００ ｎｍ、５ μｍ、５０ μｍ 聚苯乙烯( Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅꎬ ＰＳ) 微塑料为研究对象ꎬ以大型溞( Ｄａｐｈｎｉａ
ｍａｇｎａ) 为受试生物ꎬ研究微塑料在大型溞体内的积累量、停留量ꎬ以及对大型溞滤水率、摄食率以及抗氧化防御系统的影响. 结
果表明:３ 种粒径的微塑料均可被大型溞摄入ꎬ１００ ｎｍ 和 ５ μｍ 的微塑料在大型溞体内的积累量和停留量均高于 ５０ μｍ 的微塑
ｏｒｇａｎｉｓｍｓꎬ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ( ｉ.ｅ. １００ ｎｍꎬ ５ μｍꎬ ５０ μｍ) ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｉｎ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎬ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎬ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ
分别为 １００ ｎｍ、５ μｍ、５０ μｍꎬ浓度均为 ２能量储备减少从
[１１￣１２]
( Ｃａｔａｌａｓｅꎬ ＣＡＴ) 活性以及丙二醛 ( Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅꎬ
、
等生物体中也观察到微塑料的残留. 微塑料
[１０]
( Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅꎬ ＳＯＤ ) 和 过 氧 化 氢 酶
ｍａｇｎａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ＭＰｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｇｅｓｔｅｄ ｂｙ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ
１００ ｎｍ ａｎｄ ５ μｍ ｉｎ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５０ μｍ. Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ ５０ μｍ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ａｄｈｅｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｏｒａｘ
则认为 ２、２０ 和 ５０ μｍ 聚乙烯微粒
均可在大型溞肠道中积累ꎬ造成大型溞的运动抑制.
微米尺寸的微塑料能否对大型溞的摄食产生影响仍
波长 和 发 射 波 长 分 别 为 ４８８ 和 ５１８ ｎｍ. 大 型 溞
( Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ) 购于青岛农业大学ꎬ用 ２ Ｌ 的玻璃
料最 终 通 过 水 产 品 等 方 式 进 入 人 体 并 危 害 其 健
康
溞的毒性效应提供基础资料ꎬ为评价微塑料的环境毒
ꎬ
微塑料的摄入、累积和营养传递作用ꎬ可能导致微塑
[１３￣１４]
ＭＤＡ) 含量的影响ꎬ以期为进一步揭示微塑料对大型
Ｐｒｏｇｒａｍꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.２０１９ＪＺＺＹ０２０３０２)
１ ２０ ６
环 境 科 学 研 究
第 ３４ 卷
ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｅｅｄｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ｂｌｏｃｋ ｔｈｅ ｄｉｇｅｓｔｉｖｅ ｔｒａｃｔꎬ ｉｎｈｉｂｉｔ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎬ ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ
２.Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｎ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａꎬ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１００ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｍａｒｉｎｅ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙꎬ Ｐｉｌｏｔ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ( Ｑｉｎｇｄａｏ ) ꎬ
塑料由于价廉、质轻、耐用等特性ꎬ在包装业、建
筑业、汽 车 制 造 业 等 多 个 领 域 得 以 广 泛 生 产 和 使
用 [１] ꎬ２０１９ 年全球塑料年产量达 ３ ６８ × １０ ８ ｔ [２] . 随着
塑料的大量生产和使用ꎬ导致大量塑料垃圾因管理不
善进入自然环境
[３]
ꎬ经过漫长的分解最终形成微塑
ａｐｐｅｎｄａｇｅｓꎬ ｗｈｉｌｅ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ １００ ｎｍ ａｎｄ ５ μｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｓｔｉｎｅｓ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ. Ａｆｔｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｔｈｅ
ｔｈｒｅｅ ＭＰｓꎬ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ５０ ７％ ± ９ ５％ ａｎｄ ３９ ２％ ± １０ ７％ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎻ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎻ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎꎻ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅꎻ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎻ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎻ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ ａｎｄ ｃａｔａｌａｓｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ ｉｎ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｗａｓ ｄａｍａｇｅｄ. Ｏｖｅｒａｌｌꎬ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｏｆ ＭＰｓ ｃａｎ ｃａｕｓｅ
. 由于水生生物对
. 因此ꎬ微塑料的生态风险及其对人体健康的
威胁引起了国内外高度关注 [１５] .
大型溞( Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ) 属于浮游甲壳类动物ꎬ
常被用作水生生物毒理学研究的标准测试生物
[１６]
ꎬ
作为淡水水体中广泛存在的浮游动物ꎬ又是鱼类等养
殖动物幼苗期的主要饵料ꎬ因此其在水生食物链中占
ｌｉｆｅｎｇｍｉｎ＠ ｏｕｃ.ｅｄｕ.ｃｎ
基金项目: 国家重点研发计划项目( Ｎｏ.２０１８ＹＦＣ０４０６３０４) ꎻ 山东省重大科技创新工程( Ｎｏ.２０１９ＪＺＺＹ０２０３０２)
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.２０１８ＹＦＣ０４０６３０４) ꎻ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
第 ３４ 卷 第 ５ 期
环 境 科 学 研 究
２０２１ 年 ５ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３４ꎬＮｏ.５
Ｍａｙꎬ２０２１
微塑料对大型溞摄食和抗氧化防御系统的影响
高嘉蔚１ꎬ２ ꎬ 赵莎莎１ꎬ２ ꎬ 李富云１ꎬ２ ꎬ 杨小满１ꎬ２ ꎬ 张 静１ꎬ２ ꎬ 熊安琪１ꎬ２ ꎬ 李锋民１ꎬ２ꎬ３∗
１.中国海洋大学环境科学与工程学院近海环境污染控制研究所ꎬ 山东 青岛 ２６６１００
２.中国海洋大学ꎬ海洋环境与生态教育部重点实验室ꎬ 山东 青岛 ２６６１００
３.青岛海洋科学与技术试点国家实验室ꎬ 海洋生态与环境科学功能实验室ꎬ 山东 青岛 ２６６０７１
摘要: 微塑料( Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎬ ＭＰｓ) 作为一种新兴环境污染物ꎬ其环境效应已引起了广泛关注. 为揭示不同粒径微塑料对淡水生
料ꎬ５０ μｍ 的微塑料主要黏附在胸肢处ꎬ而 １００ ｎｍ 和 ５ μｍ 的微塑料能在大型溞肠道中积累. 暴露于 ３ 种粒径的微塑料后ꎬ大型
溞的滤水率和摄食率较对照组分别降低了 ５０ ７％±９ ５％和 ３９ ２％±１０ ７％. ３ 种粒径的微塑料均能促进大型溞体内超氧化物歧
化酶、过氧化氢酶活性的升高ꎬ并诱导丙二醛含量升高ꎬ导致大型溞氧化损伤. 研究显示ꎬ微塑料损伤大型溞的食物过滤器ꎬ堵塞
显著的生物毒性和物理损伤ꎬ而微米级塑料颗粒仅能
被大型 溞 摄 入 并 从 体 内 排 出 而 没 有 物 理 损 伤. 而
Ｒｅｈｓｅ 等
[２０]
研究表明ꎬ１ μｍ 的微塑料会导致大型溞
固定化. 巩宁等
[２２]
理效应和生态风险提供科学依据.
１ 材料与方法
１ １ 试验材料
微塑料购于天津倍思乐色谱开发技术中心ꎬ粒径
收稿日期: ２０２０￣１１￣１６ 修订日期: ２０２１￣０２￣１２
作者简介: 高嘉蔚(１９９４￣) ꎬ女( 蒙古族) ꎬ河北围场人ꎬｊｉａｗｅｉｇａｏ＠ １６３.ｃｏｍ.
∗责任作者ꎬ李锋民 ( １９７５￣) ꎬ男ꎬ 山东青州人ꎬ 教授ꎬ 博士ꎬ 博导ꎬ主要从事近海生态系统中新兴污染物与 ( 微) 生物的相互作用及控制研究ꎬ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０２１ ０１ ２５
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ｏｎ Ｆｅｅｄｉｎｇ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ
Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ
ＧＡＯ Ｊｉａｗｅｉ １ꎬ２ ꎬ ＺＨＡＯ Ｓｈａｓｈａ １ꎬ２ ꎬ ＬＩ Ｆｕｙｕｎ １ꎬ２ ꎬ ＹＡＮＧ Ｘｉａｏｍａｎ １ꎬ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＸＩＯＮＧ Ａｎｑｉ １ꎬ２ ꎬ
重要地位. 由于部分微塑料的尺寸接近大型溞饵料
生物的大小ꎬ一定尺寸和形状的微塑料可以被大型溞
摄入
[１２ꎬ１７￣１８]
低
[１８￣１９]
等
[２１]
ꎬ 造 成 大 型 溞 消 化 道 堵 塞、 摄 食 率 降
ꎬ引 起 运 动 抑 制ꎬ 甚 至 导 致 其 死 亡
[２０]
. ＭＡ
研究发现ꎬ仅 ５０ ｎｍ 的微塑料对大型溞表现出
ＬＩ Ｆｅｎｇｍｉｎ １ꎬ２ꎬ３∗
１.Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏａｓｔａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌꎬ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａꎬ
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１００ꎬ Ｃｈｉｎａ
消化道ꎬ降低其滤水率、摄食率ꎬ造成大型溞氧化损伤ꎬ微塑料暴露对大型溞的摄食和抗氧化防御系统造成了不利影响.
关键词: 微塑料ꎻ 大型溞ꎻ 积累量ꎻ 停留量ꎻ 滤水率ꎻ 摄食率ꎻ 抗氧化防御系统
中图分类号: Ｘ１７１.５ 文章编号: １００１￣６９２９(２０２１)０５￣１２０５￣０８
文献标志码: Ａ
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１ꎬ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ( ＭＰｓ ) ꎬ ａｎ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔａｎｔꎬ ｈａｖｅ ｄｒａｗｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｕｂｌｉｃ ｃｏｎｃｅｒｎｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ｄｅｔｒｉｍｅｎｔａｌ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ. Ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ｏｎ ｆｅｅｄｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ
料( Ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓꎬ ＭＰｓ)
[４]
. 微塑料是指尺寸小于 ５
ｍｍ 的塑料碎片或颗粒ꎬ大量野外调查发现全球范围
内不同水域中均有微塑料污染现象
[５￣７]
ꎻ同时ꎬ水体中
的生物也受到了微塑料的污染ꎬ野外采集的鱼类
贝类
[９]
[８]
被水生生物摄入后不仅阻塞消化道ꎬ产生饱腹感
而影响其生长ꎬ甚至导致死亡
物摄食和抗氧化防御系统的影响规律ꎬ以 １００ ｎｍ、５ μｍ、５０ μｍ 聚苯乙烯( Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅꎬ ＰＳ) 微塑料为研究对象ꎬ以大型溞( Ｄａｐｈｎｉａ
ｍａｇｎａ) 为受试生物ꎬ研究微塑料在大型溞体内的积累量、停留量ꎬ以及对大型溞滤水率、摄食率以及抗氧化防御系统的影响. 结
果表明:３ 种粒径的微塑料均可被大型溞摄入ꎬ１００ ｎｍ 和 ５ μｍ 的微塑料在大型溞体内的积累量和停留量均高于 ５０ μｍ 的微塑
ｏｒｇａｎｉｓｍｓꎬ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｍｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ ( ｉ.ｅ. １００ ｎｍꎬ ５ μｍꎬ ５０ μｍ) ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｉｎ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎬ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎬ ａｎｄ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ
分别为 １００ ｎｍ、５ μｍ、５０ μｍꎬ浓度均为 ２能量储备减少从
[１１￣１２]
( Ｃａｔａｌａｓｅꎬ ＣＡＴ) 活性以及丙二醛 ( Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅꎬ
、
等生物体中也观察到微塑料的残留. 微塑料
[１０]
( Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅꎬ ＳＯＤ ) 和 过 氧 化 氢 酶
ｍａｇｎａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ＭＰｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｇｅｓｔｅｄ ｂｙ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ
１００ ｎｍ ａｎｄ ５ μｍ ｉｎ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ５０ μｍ. Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ ５０ μｍ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ａｄｈｅｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｈｏｒａｘ
则认为 ２、２０ 和 ５０ μｍ 聚乙烯微粒
均可在大型溞肠道中积累ꎬ造成大型溞的运动抑制.
微米尺寸的微塑料能否对大型溞的摄食产生影响仍
波长 和 发 射 波 长 分 别 为 ４８８ 和 ５１８ ｎｍ. 大 型 溞
( Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ) 购于青岛农业大学ꎬ用 ２ Ｌ 的玻璃
料最 终 通 过 水 产 品 等 方 式 进 入 人 体 并 危 害 其 健
康
溞的毒性效应提供基础资料ꎬ为评价微塑料的环境毒
ꎬ
微塑料的摄入、累积和营养传递作用ꎬ可能导致微塑
[１３￣１４]
ＭＤＡ) 含量的影响ꎬ以期为进一步揭示微塑料对大型
Ｐｒｏｇｒａｍꎬ Ｃｈｉｎａ ( Ｎｏ.２０１９ＪＺＺＹ０２０３０２)
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环 境 科 学 研 究
第 ３４ 卷
ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｅｅｄｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａꎬ ｂｌｏｃｋ ｔｈｅ ｄｉｇｅｓｔｉｖｅ ｔｒａｃｔꎬ ｉｎｈｉｂｉｔ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅꎬ ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ
２.Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｎ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａꎬ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１００ꎬ Ｃｈｉｎａ
３.Ｍａｒｉｎｅ Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙꎬ Ｐｉｌｏｔ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｍａｒｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ( Ｑｉｎｇｄａｏ ) ꎬ
塑料由于价廉、质轻、耐用等特性ꎬ在包装业、建
筑业、汽 车 制 造 业 等 多 个 领 域 得 以 广 泛 生 产 和 使
用 [１] ꎬ２０１９ 年全球塑料年产量达 ３ ６８ × １０ ８ ｔ [２] . 随着
塑料的大量生产和使用ꎬ导致大量塑料垃圾因管理不
善进入自然环境
[３]
ꎬ经过漫长的分解最终形成微塑
ａｐｐｅｎｄａｇｅｓꎬ ｗｈｉｌｅ ＭＰｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｉｚｅ ｏｆ １００ ｎｍ ａｎｄ ５ μｍ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｓｔｉｎｅｓ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ. Ａｆｔｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｔｈｅ
ｔｈｒｅｅ ＭＰｓꎬ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ Ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ５０ ７％ ± ９ ５％ ａｎｄ ３９ ２％ ± １０ ７％ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ