综述：水生食物链中汞和微塑料的共暴露：来源、生物累积和生态毒理风险综述

《Marine Pollution Bulletin》：Co-exposure of mercury and microplastics in aquatic food webs: A review of sources, bioaccumulation, and ecotoxicological risks

　　本综述聚焦水生食物链中汞（Hg）与微塑料（MPs）的共暴露问题，系统阐述了其污染来源、生物累积（Bioaccumulation）机制及复合生态毒理风险（Ecotoxicological Risks）。文章通过分析92篇文献，揭示了MPs作为载体可显著增强Hg的生物有效性（R2 = 0.68），尤其在金枪鱼（Thunnus obesus）等鱼类中观察到高累积（>6000 ng/g干重），强调了复合污染对水生生态系统及公共健康的严重威胁，呼吁加强监测与政策监管。

　　

Abstract

随着人类活动的加剧，汞（Hg）等微污染物被广泛释放到水生环境中。汞是一种持久性危险污染物，具有严重的生态和人类健康影响。本综述的新颖之处在于聚焦汞与微塑料（MPs）在水生食物链中的共暴露及其复合影响，核心研究问题是：汞和微塑料如何共同影响生物累积和生态毒理风险？通过系统分析2010年以来发表的92篇同行评审文章（其中58%关注海洋环境），文献计量分析显示对汞-MPs相互作用的研究日益重视。案例数据显示摩洛哥阿加迪尔海岸线的汞浓度极高（高达440 μg/L），而鱼类中以大眼金枪鱼（Thunnus obesus）和狐形锥齿鱼（Rhaphiodon vulpinus）的汞负荷最高（>6000 ng/g干重）。此外，多项研究记录了水体和鱼体组织中汞含量之间存在强正相关关系（R² = 0.68）。这些发现共同证明了复合污染途径带来的生态风险，并强调了采取全面监测、监管措施和政策以保护水生生态系统和公共健康的迫切性。

Introduction

微塑料和潜在有毒元素等污染物已引起对人类健康的关注。汞污染是一个新兴且日益被认识的全球性环境问题，对公众健康至关重要。汞是一种持久、可移动且不可生物降解的污染物，在环境中抵抗自然降解。其高挥发性有助于其在环境中的迁移和大气传输。汞可通过空气团进行长距离迁移。日本“水俣病”事件严重凸显了汞环境污染问题。美国环境保护署（USEPA）将汞列为129种优先有害化学物质中的毒性最强者。

水生环境中汞的形态差异受氧化还原条件调控，并显著影响其迁移、转化和毒性。汞在所有形态下均有毒，但有机汞，特别是甲基汞（MeHg），对人类健康危害最大。甲基汞比无机汞化合物更能被食物网中的生物同化。一旦汞进入水生系统，可迅速转化为甲基汞，这是一种强效神经毒素，通过食物链生物累积和生物放大，最终通过食用受污染鱼类进入人体。

微塑料是尺寸通常在1至5毫米的塑料碎片，因其广泛存在以及对环境和人类健康的威胁而日益引起科学关注。这些颗粒可作为有毒污染物的载体，从而放大其生态影响。全球海滩环境中已检测到附着在微塑料上的汞。此外，一些研究表明铜（Cu）、锌（Zn）、铁（Fe）、镉（Cd）、铅（Pb）和镍（Ni）等痕量金属可吸附在塑料碎片上，引发了这些污染物对海洋生物生物可利用性的担忧。然而，专门针对汞吸附的研究报告相对较少。微塑料中的重金属主要来源于两个途径：（1）制造过程中引入；（2）从周围环境中吸附污染物。这种结合增强了汞的生物可利用性，并加剧了化学污染物的影响。这些颗粒可被水生生物吞食。摄入生物胃肠道的微塑料可能导致有毒化合物释放，干扰正常的生理过程和生物功能。它们倾向于通过与蛋白质和生物分子结合在水生生物中累积。因此，处于食物链末端的海洋哺乳动物和鱼类可能对人类消费不安全。先前的研究大多将汞和微塑料作为单独物质进行分析，关于其联合效应和同时暴露的研究有限。

汞对鱼类的毒性效应已有充分记录，范围从生殖畸形到捕食者回避等基本行为特征的改变。汞暴露导致的个体鱼类适应性下降可延伸至种群和群落层面的后果，可能导致鱼类资源显著减少。此外，同时暴露于汞和微塑料会加剧这些影响，如在欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）的鳃和肝脏组织中观察到汞的生物浓缩增加。鱼类是污染的指示生物，对人类营养至关重要。据估算，鱼类约占全球动物蛋白摄入量的17%。

大多数先前研究将汞和微塑料视为独立污染物，常常忽略其共存的生态影响。然而，越来越多的证据表明，微塑料可作为汞的载体，增加其在水生生物中的迁移性、生物可利用性和毒性。这一研究空白凸显了进行系统探索其复合效应的综合综述的重要性。

本综述的原创性在于整合汞和微塑料研究，以更清晰地理解它们在水生生态系统中的相互作用途径。它专门解决关键问题：汞和微塑料的联合存在如何影响水生生物的生物累积以及相关的生态和人类健康风险？为此，本综述考察了关于汞和微塑料相互作用的研究趋势，分析了海洋和淡水系统中的污染水平，并评估了它们对作为水生污染和人类膳食暴露重要指示物的鱼类的复合影响。

Methodology

本综述的数据通过关键词搜索收集，关键词包括“汞（Hg）”、“微塑料（MP）”、“海水”、“淡水”、“河流”、“湖泊”、“海洋”和“鱼类”等，检索数据库为Google Scholar和PubMed，检索时间为2025年1月。虽然Web of Science和Scopus在系统综述中广泛使用，但本研究选择Google Scholar和PubMed是因为它们提供广泛的跨学科覆盖，并包含了大部分关于汞和微塑料的相关文献。

Review and discussion

研究结果直接回应了本综述的主要目标，即阐明汞和微塑料的联合存在如何改变其单独效应下的生物累积模式。通过综合92项研究的证据，这项工作超越了先前将这些污染物分开考虑的综述。

Conclusion

本研究全面综述了水生生态系统中的汞污染及其在各种鱼类中的生物累积。它还评估了汞与微塑料和有机污染物在鱼类中的共存情况，借鉴了2010年以来发表的92篇相关同行评审文章。其中58%关注海洋环境，凸显了对海洋汞污染的研究重点。文献计量分析显示对汞相关研究的兴趣日益增长，特别是关于其与微塑料的相互作用。案例研究强调了特定地点的严重污染，如摩洛哥阿加迪尔海岸线汞浓度高达440 μg/L。在分析的鱼类中，大眼金枪鱼（Thunnus obesus）和狐形锥齿鱼（Rhaphiodon vulpinus）表现出最高的汞负荷（>6000 ng/g干重）。研究还发现水体和鱼体组织中汞含量之间存在强正相关（R² = 0.68），表明水污染水平可直接反映在生物累积中。微塑料作为汞和其他污染物载体的作用被强调为放大生态风险的关键因素。这些发现强调了复合污染途径对水生生态系统和公共健康构成的严重威胁。迫切需要采取全面的监测、监管措施和政策来减轻这些风险并保护环境。

CRediT authorship contribution statement

Lan Wang: 写作 – 初稿，监督，方法论，调查，概念化。 Fadhil Faez Sead: 写作 – 初稿，方法论，调查。 Madineh Khoshmanesh: 写作 – 初稿，方法论，调查。 Ali Mahmmad Sanati: 方法论，调查。 Kai Su: 方法论，调查。 Bahman Ramavandi: 写作 – 审阅和编辑，监督，方法论，调查，概念化。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何可能影响本工作报告的已知竞争性财务利益或个人关系。

Acknowledgements

本研究由山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室开放基金（202309）资助。