药品和个人护理产品对藻的生态毒理效应综述

药品和个人护理产品对藻的生态毒理效应综述

张浩

重庆交通大学河海学院 400074

摘要：药品和个人护理产品（PPCPs）在世界范围具有广泛的运用，在水环境中随处可见。已经确定PPCPs会对水环境造成负面影响，并对生态系统和生物构成重大风险。藻作为水生态系统的初级生产者，在水环境中扮演重要的角色，因此研究PPCPs对藻的生态毒理效应对预测其水生态风险具有重大意义。本文综述了PPCPs对藻的毒性机理，并在最后提出了相关毒性研究的前景与展望。

关键词：药品和个人护理产品；微藻：毒理效应

1.前言

药品和个人护理产品(PPCP)由多种化学品组成，如处方药和非处方药、兽药、非法药物及其代谢物，以及毛发产品、卫生用品、沐浴用品和化妆品[1]，由于它们可能对水环境造成负面影响，因此受到学术界和公众的关注。已经确定，PPCPs存在于世界各地的地表水和沉积物中，主要通过生活污水、工业废水、水产养殖废水、固体废物渗滤液等排放。水环境中这些PPCPs的痕量水平从ng/L到ug/L[2]，这可能导致严重的生态毒理学问题，并对生态系统和生物构成重大风险。研究表明，水中残留的PPCPs可在活体中积累，可能造成内分泌干扰、抗药性、初级生产力抑制和对水生生态系统的长期损害。因此，有必要审查PPCP对水生态系统的综合影响。

研究表明，PPCPs可以蓄积并对水生生物造成慢性毒性。它们可以通过肠道屏障进入循环系统，甚至在摄入时积聚在肝脏和卵巢。PPCPs的转移过程可能会在个体甚至种群水平上导致毒理效应，表达在组织、器官、细胞和分子上。藻类是水生食物网中必不可少的初级生产者，是淡水和海洋生态系统功能和结构的组成部分。首先，藻类在有机碳生产和营养循环中发挥着重要作用，是其他生物的最终食物和能源来源。其次，藻类对污染物很敏感，从而破坏了水生系统的食物链。遗憾的是，PPCPs对藻类的毒性研究还存在空白。因此，本工作从以下综述了PPCPs对藻类的毒性机制。

2.PPCPs对藻的毒性机理

PPCPs对藻类的毒性可以通过细胞生长、形态、光合作用能力和氧化应激的变化来评估。形态和超微结构可以用来观察和评估藻类对污染物的相互作用和敏感性。细胞的结构完整性对于细胞生命活动的成功进行至关重要，而抗生素有可能通过破坏其质粒结构的完整性来阻碍藻类的合成和新陈代谢。一项研究表明，杀菌剂严重破坏了三角泡菌细胞的形态和超微结构，类核和细胞核严重模糊，类囊体和线粒体消失，细胞内出现大空泡[3]。液泡是藻类细胞对压力的常见反应，在布洛芬胁迫下的斜链球菌中也存在。对类囊体的破坏意味着光合作用酶系统受到了损害，从而阻止了能量的转换，从而抑制了光合作用。

光合作用是藻类生长繁殖最重要的生理过程之一。叶绿素是光合作用能力的指标，它可以吸收光能，并将其转化为碳水化合物形式的化学能。因此，叶绿素含量的减少可能阻碍光合作用的正常过程。例如，暴露于阿莫西林可导致铜绿微囊藻生物量中的叶绿素a和光合作用活性降低[4]。

PPCPs会影响藻类的生理生化特性。PPCP中有机成分和纳米颗粒的存在会增加活性氧物种(ROS)的产生，从而导致氧化损伤[5]。当暴露于PPCPs时，藻类中的ROS增加，这可能通过改变细胞膜的通透性，破坏DNA和蛋白质，产生脂质过氧化信号分子而导致细胞损伤。幸运的是，有机体拥有一种保护细胞免受过量ROS影响的系统。抗氧化酶活性的变化，包括SOD、CAT和POD，对于减少ROS诱导的氧化损伤非常重要。

3.结论与展望

本文回顾和总结了PPCPs对藻的生态毒理效应研究进展，PPCPs对藻类的毒性可以通过细胞生长、形态、光合作用能力和氧化应激的变化来评估。PPCPs对藻类的毒性受多种因素的影响，包括藻类种类、PPCPs的物理化学性质、浓度、等因素。然而，对真实环境中PPCPs对藻的毒性机理研究目前仍不充分，尚有待于进一步深化，因此，在未来的研究中着重于加强基于原始环境的研究具有重要的现实意义。

参考文献

[1]Singh, S., & Li, S. S. L. (2012). Epigenetic effects of environmental chemicals bisphenol A and phthalates. International journal of molecular sciences, 13(8), 10143-10153, https://www.mdpi.com/journal/ijms.

[2]Boxall, A. B., Rudd, M. A., Brooks, B. W., Caldwell, D. J., Choi, K., Hickmann, S., ... & Van Der Kraak, G. (2012). Pharmaceuticals and personal care products in the environment: what are the big questions?. Environmental health perspectives, 120(9), 1221-1229,

https://doi.org/10.1289/ehp.1104477.

[3]Chen, Q., Li, Y., & Li, B. (2020). Is color a matter of concern during microplastic exposure to Scenedesmus obliquus and Daphnia magna?. Journal of hazardous materials, 383, 121224, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121224.

[4]Zhang, Y., Hu, K., Zhou, Y., Xia, Y., Yu, N., Wu, G., ... & Huang, H. (2019). A facile, one-step synthesis of silicon/silicon carbide/carbon nanotube nanocomposite as a cycling-stable anode for lithium ion batteries. Nanomaterials, 9(11), 1624, https://doi.org/10.3390/nano9111624.

[5]Liu, Y., Chen, S., Zhang, J., & Gao, B. (2016). Growth, microcystin-production and proteomic responses of Microcystis aeruginosa under long-term exposure to amoxicillin. Water research, 93, 141-152, https://doi.org/10.1016/j.watres.2016.01.060.