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用斑馬魚研究土壤中污水污泥毒性的一項研究
2024-7-4 閱讀(714)
斑馬魚體型小、用途廣、易于研究，無論是在行為還是形態(tài)層面，它都能提供有關(guān)（生態(tài)）毒性問題的寶貴信息，在各個生命階段的使用越來越受歡迎。
本文介紹了卡米拉（Camilla Della Torre）等人利用斑馬魚研究土壤中污水污泥毒性的一項研究。
斑馬魚在污水污泥處理中的貢獻
為了以可持續(xù)的方式解決土壤流失問題，污水污泥（SS）通常被用作土壤的補充或替代品，以增加養(yǎng)分和土壤復(fù)原力。然而，人們對使用與某些化合物毒性有關(guān)的污水污泥表示擔(dān)憂。雖然廢水處理過程會去除大部分有害物質(zhì)，但污水污泥中仍含有有毒化學(xué)物質(zhì)，對陸生和水生動植物構(gòu)成威脅。
為了克服這一問題，并在用污水污泥補充土壤的過程中實施循環(huán)經(jīng)濟戰(zhàn)略，可以采用一種名為水熱碳化（HTC）的創(chuàng)新工藝，將污水污泥轉(zhuǎn)化為水熱炭（HC）。水熱炭是一種富含碳的固體，可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、土壤改良，并且由于其吸收二氧化碳的能力而具有巨大的環(huán)境效益。
這和斑馬魚有什么關(guān)系？
生物測定是一種有趣而創(chuàng)新的方法，可用作評估廢水和污泥生態(tài)毒性的篩選工具。考慮到生態(tài)毒性，大多數(shù)圍繞水熱炭的研究是在土壤生物中進行的。Camilla Della Torre 等人的一項研究旨在使用斑馬魚胚胎/幼魚進行生物測定，以評估與污水污泥和水熱炭接觸相關(guān)的自然（水生）生態(tài)系統(tǒng)危害[1]。
作為生態(tài)毒性模型的斑馬魚
斑馬魚胚胎/幼魚是生態(tài)毒性管理方面的優(yōu)秀模式生物。斑馬魚胚胎/幼體發(fā)育快、體積小、透明度高，因此是一種易于在實驗室條件下使用且可擴展的模型。使用斑馬魚胚胎/幼魚還有助于實現(xiàn)動物試驗方法中的三個R（減少、替代和完善）。
Della Torre 等人假設(shè)，與污水污泥相比，水熱炭的毒性更低。為此，他們的研究首先著眼于斑馬魚胚胎接觸測試對污水污泥和水熱炭的適用性。這基本上是一種急性毒性測試，用于確定引起急性毒性的化學(xué)品濃度（此處指污水污泥和水熱炭中的化學(xué)物質(zhì)）。本文的標(biāo)準(zhǔn)化方法是測定致死濃度（50%；LC50）。
使用 DanioVision 進行行為評估
為了篩選污水污泥和水熱炭可能產(chǎn)生的毒性影響，使用了沉積物接觸測定法（SCA）。這是一種廣泛采用的檢測方法，用于篩選與污染物結(jié)合沉積物相關(guān)的危害。對與解毒、氧化應(yīng)激和神經(jīng)毒性有關(guān)的酶進行了分析。此外，還使用諾達(dá)思的斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng)(DanioVision)對行為改變進行了調(diào)查。
在對照組、污水污泥組和水熱炭暴露組的多孔板中，對96 hpf時的幼魚進行了運動行為評估。在專門為斑馬魚幼魚設(shè)計的光/暗轉(zhuǎn)換運動反應(yīng)測試后，對其游泳表現(xiàn)進行了評估。
水熱炭的毒性低于污水污泥
Della Torre等人通過這種行為試驗發(fā)現(xiàn)，與暴露于污水污泥相比，暴露于水熱炭中的幼魚減少了一些影響游泳性能的神經(jīng)活性分子的負(fù)荷。當(dāng)暴露于（神經(jīng)）有毒化學(xué)物質(zhì)時，游泳活動通常會顯著減少。與對照組相比，污水污泥組和水熱炭組的游泳行為下降幅度最大，污水污泥中的游泳行為的下降幅度高于水熱炭。
斑馬魚行為測定和生態(tài)毒性研究的重要性
Della Torre 等人的研究有助于促進斑馬魚成為水生系統(tǒng)的代表性生物模型。在實際評估污水污泥和水熱炭的環(huán)境風(fēng)險方面，斑馬魚胚胎-幼魚接觸試驗成為一種合適的篩選工具。在此框架內(nèi)，行為觀察至關(guān)重要，因為這關(guān)系到水生物種的生態(tài)福祉。就觀察到的游泳行為而言，與污水污泥組相比，接觸水熱炭組的游泳行為受到的影響較小。游泳行為受到影響對魚類種群的捕食和覓食會構(gòu)成較大風(fēng)險。
參考文獻
1. Della Torre, Camilla; Liberatori, Giulia; Ghilardi, Anna; Del Giacco, Luca; Puccini, Monica; Ferraro, Fabrizio; Vitolo, Sandra; Corsi, Ilaria (2022). The zebrafish (Danio rerio) embryo-larval contact assay combined with biochemical biomarkers and swimming performance in sewage sludge and hydrochar hazard assessment. Environ. Pollut., 302, 119053
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