白玉蜗牛对土壤和食物相纳米银的生物富集与毒性响应规律

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纳米银(AgNPs)的广谱抗菌特性推动了AgNPs产品的快速发展,其相关产品的大量使用会导致其不可避免的进入生态环境中。鉴于陆生无脊椎动物是陆地生态系统中重要的初级消费者,其对AgNPs的吸收、积累和毒性响应成为了值得关注的问题。土壤相暴露和食物相暴露是AgNPs进入陆生无脊椎动物的主要途径,但目前关于AgNPs对陆生无脊椎动物的生物效应大多集中在食物相暴露,土壤相暴露的相关研究甚少。本论文通过研究土壤相暴露和食物相暴露下AgNPs在蜗牛各组织的分布积累、AgNPs吸收排出动力学、蜗牛毒性响应(生长规律、氧化损伤和组织病理学损伤),探明了暴露途径和Ag形态对蜗牛的毒性效应,以期为评估AgNPs的生态风险提供基础数据,主要结论如下:(1)AgNPs暴露途径对蜗牛生长产生一定的影响。100 mg kg-1 AgNPs暴露14天后,土壤相暴露下蜗牛体重显著增加(12.5%,p<0.05),食物相暴露下蜗牛体重变化不显著(p>0.05),体现AgNPs食物相暴露对蜗牛生长的抑制作用。(2)暴露途径显著影响蜗牛组织对Ag的吸收与累积。在相同Ag浓度下,食物相中Ag的迁移系数显著高于土壤相暴露组(AgNPs:0.13±0.009 vs.0.089±0.009,Ag+:0.33±0.044 vs.0.17±0.03)。土壤相AgNPs的低生物有效性可能是由于AgNPs在土壤中的溶解率较低(0.009-0.301%),自由态Ag+浓度低。与暴露相无关,AgNPs主要累积在胃肠道(3.0-99.9 mg kg-1),其次为消化腺(0.7-23.7 mg kg-1)和肾脏(1.7-33.8 mg kg-1),在足中积累的Ag较少(1.5-9.8mg kg-1)。通过AgNPs吸收动力学分析发现,蜗牛胃肠道对食物相AgNPs的吸收速率为7.1 mg kg-1 d-1,排出速率为6.7 mg kg-1 d-1,分别是土壤相暴露组的1.6倍和0.5倍,表明食物相暴露AgNPs更容易导致蜗牛Ag的累积。(3)暴露途径显著影响蜗牛对Ag的毒性响应。食物相暴露组的毒性大于土壤相暴露,相同AgNPs浓度下,食物相暴露导致了蜗牛消化腺中LPO水平,CAT和SOD活性极显著增加,分别是土壤相暴露组的1.5,1.7和2.5倍。此外,通过组织病理学分析发现,食物相暴露组中蜗牛胃肠道出现明显的粘膜损伤与细胞死亡脱落,肾脏组织细胞部分坏死,消化小管部分基底层破损、组织细胞部分糜烂脱落。
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