微塑料吸附三氯生及其对斑马鱼发育毒性的影响开题报告

 2023-10-27 15:57:56

1. 研究目的与意义

研究背景:

微塑料(MPs)主要是指粒径在5 mm以下的小颗粒塑料。根据微塑料的形成方式,可将其进一步分为原生微塑料与次生微塑料。其中,原生微塑料指人造粒径小于5 mm的塑料颗粒,广泛存在于个人护理产品或工业原料中,而次生微塑料主要来源于合成化纤纺织品的断裂和大块塑料的磨损破碎。全球每年塑料生产量高达3.35108 t,但仅有20%的废弃塑料被焚烧处理或者循环利用。大量废弃塑料通过各种途径进入不同环境介质中,分解转化成微塑料,造成潜在的环境危害。环境介质中大量存在的微塑料由于粒径小、降解能力弱等特点,极易通过摄食等途径在微生物体内累积。而微塑料比表面积大,很多其他污染物(如重金属和有机污染物等)会吸附在其表面随着微塑料一同进入生物体内,造成联合毒性。因此,微塑料在环境介质中的分布、迁移转化以及潜在环境影响已成为目前的研究热点。我国是世界上最大的塑料生产国,其污染现状不容乐观。统计显示,我国每年塑料制品产量达到7.52107 t,排入海洋的塑料碎片垃圾质量为1.32106~3.53106 t,被认为是全球产生海洋塑料碎片最多的国家。但是,近5年来我国才逐渐对微塑料开展研究,人们对其污染现状及环境危害等认识还比较有限。而三氯生(TCS)是一种广谱抗菌剂,化学名为三氯均二苯脲,广泛用于工业产品和个人护理品,在水环境中及生物体内均有检测到,具有较高的潜在的生态风险。肝脏是维持机体正常生理功能的重要器官,其损伤是发育、免疫、代谢、肿瘤等疾病的基础。TCS的毒性和生物毒理学研究显示了环境生物体对其的敏感性。在此之前研究显示,TCS对水生及陆生生物主要存在长期慢性影响。然而一些敏感生物体在TCS的环境浓度下也表现出了生态扰动的情况。斑马鱼、太阳鱼和青鱼对TCS的LC50为270-602 μg/L。这些鱼类对TCS的敏感度取决于暴露时间及生长年龄段,暴露时间越长、生长年龄段越小对TCS越敏感。TCS能够改变小白鼠血清循环系统中甲状腺素的浓度。对于哺乳动物,TCS不会产生急性毒性,但能与特异性酶和核受体产生相互作用。对于人类,研究评估了TCS的安全性和耐受性,表示在人类暴露的剂量水平中TCS不会显示出明显的毒性。TCS在一定条件下,可以产生二噁英类化合物,这一结果加深了人们对TCS毒性的认识。而在致癌方面,早期有报道长期暴露TCS会诱导小鼠的肝硬化,近期,在2014年PNAS的文章再次报道了TCS有肝肿瘤促进剂的作用,2016年的Science杂志也提出了TCS的肝毒性效应。由此可见,与人们生活息息相关的TCS,其肝毒性效应不可忽视。

微塑料可以吸附有机污染物,常作为有机污染物进入生物体的载体,且吸附能力受到微塑料的结构差异、粒径大小、老化程度以及环境介质等多种因素的影响,微塑料与有机污染物对生物体有复合毒性作用,并根据研究对象以及污染物种类的不同,表现为协同与拮抗毒性作用,对生物体在基因表达、免疫系统活性、肝脏中MAD含量、SOD活性、生长发育、死亡率与孵化率等方面均产生影响。对微塑料和TCS的联合作用进行研究微塑料与有机污染物的研究仍不全面,仍需要系统的研究来探索微塑料吸附污染物的毒性作用,本篇文章在已有相关研究基础上,对微塑料和TCS的联合作用进行研究。

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2. 研究内容和预期目标

本研究主要的研究内容可分为以下方面:

(1)归纳总结已公开发表的关于PA-MPs与TCS在世界范围内的污染状况及其联合毒性效应研究的文献作为本论文第一章的内容。

(2)首先进行PA-MPs与TCS的吸附实验,通过荧光法检测吸附率并绘制吸附曲线;探究PA-MPs吸附TCS对斑马鱼发育的影响,包括:体长、畸形率/死亡率、心跳频率等;通过试剂盒检测其脂质代谢标志物(FFA、TG、T-CHO指标的测定)、通过ROS染色观察TCS致斑马鱼肝脏部位氧化应激,并检测体内氧化应激相关酶(SOD、MDA、CAT)的含量、运用尼罗红染色和油红O染色检测通过TCS暴毒处理的斑马鱼肝脏脂肪滴聚集情况、运用实时定量荧光PCR技术检测相关基因的表达情况。

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3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的研究方法包括:

(1)对现有文献进行总结分析

汇总现有关于PA-MPs、TCS污染状况研究结论,并从文献中提炼数据,后以此类数据为基础,用相关软件的统计功能绘制图表,力求以直观、清晰、详实的形式总结出在全球范围内的TCS污染状况背后反映出的规律,汇总最新的TCS毒性效应的研究进展。

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4. 参考文献

[1] Zhi-Lin, Zhu, Su-Chun, et al. Joint toxicity of microplastics with triclosan to marine microalgae Skeletonema costatum[J]. Environmental pollution, 2018.

[2] Syberg K, Nielsen A, Khan F R, et al. Microplastic potentiates triclosan toxicity to the marine copepod Acartia tonsa (Dana)[J]. Journal of Toxicology amp; Environmental Health Part A, 2017, 80(23-24): 1369-1371.

[3] Ma J, Zhao J, Zhu Z, et al. Effect of microplastic size on the adsorption behavior and mechanism of triclosan on polyvinyl chloride[J]. Environmental Pollution, 2019, 254: 113104.

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5. 计划与进度安排

1. 2024.1.8-2024.2.18 :查阅相关文献,了解三氯生和微塑料的污染状况和环境健康风险。

2. 2024.2.18-2024.3.30 :进行MPs对TCS的吸附实验、MPs吸附TCS对斑马鱼发育的评估。

3. 2024.4.1-2024.4.30 :MPs和TCS联合暴露引起斑马鱼氧化应激反应的评估,并进行结果分析和讨论。

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