大西洋鲑鱼（Salmo salar L.）对水中的铀和镉的吸收及其毒性取决于其生命阶段以及两者共同作用下的暴露情况

《Science of The Total Environment》：Uptake and toxicity of waterborne uranium and cadmium to Atlantic salmon ( Salmo salar L.) depends on life stage and combined exposure

　　通过实验室控制实验，研究铀（U）和镉（Cd）单独及混合暴露对大西洋鲑鱼胚胎和幼鱼的毒性效应。结果显示胚胎对U更敏感（LC50：3.17 μM），幼鱼对Cd更敏感（LC50：19.6 nM），U在胚胎期持续累积且通过竞争机制拮抗Cd的毒性，影响其生物转化和毒性动力学。研究强调了不同生活阶段对重金属的敏感性差异及多应力源风险评估的重要性。

　　在这项研究中，科学家们通过受控实验室实验，探讨了贫铀（U）和其常见共污染物质镉（Cd）对大西洋鲑鱼（*Salmo salar* L.）两个生命阶段（胚胎和幼鱼）的毒性作用。研究发现，U和Cd在鱼卵和幼鱼体内积累与水体中的浓度呈正相关，并且它们对不同生命阶段的毒性影响也有所不同。例如，胚胎对U的敏感性较高，其半数致死浓度（LC??）为3.17 μM，而幼鱼则对Cd更敏感，LC??为19.6 nM。研究还首次观察到，在90天的暴露期间，U在鱼卵中的持续吸收，这可能解释了为什么U对鱼胚胎的毒性作用比Cd更强。在幼鱼中，U和Cd的急性毒性机制不同，U在鳃和肝脏中的浓度与血糖升高和血浆氯离子浓度降低相关，而Cd暴露下未观察到类似的反应，尽管在肝脏中Cd的吸收与存活率之间存在负相关。

研究还发现，当幼鱼同时暴露于U和Cd时，两者之间存在拮抗作用。U减少了肝脏中Cd的系统吸收，从而提高了对致命Cd浓度的存活率。使用独立作用（IA）模型作为参考，证实了在毒代动力学和毒效动力学层面的拮抗效应。这些结果强调了在评估多种应激源情景时，必须整合生命阶段依赖的毒代动力学和毒效动力学效应，以更准确地进行风险评估。

在研究方法上，实验采用OECD指南210和203，分别用于鱼早期生命阶段毒性和急性毒性测试。实验中使用了合成的US EPA非常软水作为对照，该水体代表典型的挪威河流和湖泊水，具有低离子强度。实验过程中，通过反渗透水制备水体，并加入盐分和空气以平衡溶解的二氧化碳。为了确保水体中的U和Cd浓度稳定，实验期间每隔两周更换水体。水体质量参数如pH、溶解氧、电导率和温度被持续记录，同时定期采集水样进行分析。

在实验设计中，使用了不同的暴露时间点，以分析U和Cd在鱼卵中的吸收情况。收集的鱼卵被整体采样或内部内容采样，通过酸消化后使用ICP-MS测定U和Cd的浓度。此外，还使用了Zeiss XRadia Micro XCT-400进行X射线吸收断层扫描，以分析U在鱼卵中的分布情况。实验还涉及了鱼卵的脱水过程，包括在不同浓度的乙醇中逐步脱水，以确保样本在分析前保持完整。

在对鱼卵暴露的毒性影响进行分析时，记录了胚胎的死亡率和病态率。未受精的胚胎被移除，不纳入进一步分析。存活率计算为受精胚胎数减去死亡胚胎数除以受精胚胎总数。同时，记录了孵化时间，并计算了孵化率。实验还观察到，U暴露会导致胚胎提前孵化，而Cd暴露未显著影响孵化时间。

在对幼鱼的暴露研究中，幼鱼被适应于非常软水环境，适应期为7天。适应期结束后，幼鱼被转移到不同浓度的U和Cd暴露水体中进行96小时的稳态暴露。实验过程中，幼鱼的鳃和肝脏被采集，用于分析U和Cd的浓度。使用ICP-MS测定水体和消化后的组织中U和Cd的浓度。此外，使用了I-stat血气分析仪进行血液样本分析，以评估幼鱼的生理反应。

研究还涉及了U和Cd的联合暴露效应。通过独立作用模型和浓度加和模型预测了U和Cd的联合效应。拮抗效应被定义为观察到的效应低于预测的加和效应，而协同效应则相反。实验发现，U在联合暴露中减少了Cd在肝脏中的吸收，从而提高了幼鱼的存活率。这一结果支持了U和Cd在毒代动力学层面的拮抗效应，同时在毒效动力学层面也观察到类似的趋势。

在结果分析中，研究发现U和Cd在水体中的分布和生物可利用性受到水体化学性质的影响。例如，水体中的pH值和有机物浓度会影响U和Cd的形态，进而影响其生物可利用性。实验还发现，U在鱼卵中的吸收率高于Cd，且U在暴露期间持续增加，而Cd的吸收在初期迅速增加后趋于稳定。这表明，U在鱼卵中的生物可利用性较高，且其吸收过程与胚胎的生理反应密切相关。

在对幼鱼的毒理学影响分析中，U暴露导致了幼鱼的血糖升高和血浆氯离子浓度降低，而Cd暴露未观察到类似的反应。实验还发现，U在鳃和肝脏中的浓度与幼鱼的存活率呈负相关，而Cd在肝脏中的浓度与存活率呈负相关。这些结果表明，U和Cd的急性毒性机制不同，且它们对幼鱼的生理影响也存在差异。

研究还讨论了U和Cd在不同生命阶段的毒性差异。胚胎对U的敏感性高于幼鱼，而幼鱼对Cd的敏感性更高。这一结果支持了U和Cd在不同生命阶段的毒性差异，可能与它们的生物可利用性和吸收途径有关。此外，实验还发现，U和Cd的联合暴露可能导致了相互作用，这种相互作用可能通过毒代动力学和毒效动力学层面的机制来调节。

研究的结论指出，U和Cd在非常软水中的生物可利用性和毒性存在差异，且这种差异与生命阶段密切相关。U在鱼卵中的持续吸收和较高的毒性作用，可能与胚胎的生理反应有关，而Cd在幼鱼中的高毒性作用则可能与其在肝脏中的吸收和代谢有关。研究还强调了在评估多种应激源情景时，整合生命阶段依赖的毒代动力学和毒效动力学效应的重要性。此外，研究还指出了U和Cd在不同生命阶段的吸收和代谢机制可能存在差异，这些差异可能影响它们的毒性作用和生态风险评估。