海洋污染物生态效应和风险评估的监测研究

应用基础类

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黄伟、王云涛

基于野外生态环境调查和室内毒理学实验，构建了新型海洋污染物（微塑料）监测分析平台，阐明了特征污染物（重金属、持久性有机物、微塑料、纳米颗粒物等）在重要经济生物体内的累积规律及其在海洋食物网中的传递和生物放大机理，在此基础上构建了近海综合生态风险评估和生态健康评价技术体系。该成果在国内外知名刊物发表论文6篇，授权国家实用新型专利1项，申报海洋工程科学技术奖1项。

基于前期承担的卫星遥感国家重点实验室重点交叉项目（象山港微塑料扩散模型及生态效应研究）、中国-APEC合作项目（海洋微塑料与酸化复合污染生态效应研究）、中国-东盟海上合作基金项目（全球变化背景下南中国海近海生态系统监测与保护管理示范—微塑料监测部分）、自然资源部（原国家海洋局）环保司业务费（大洋和极地微塑料对生物和生态系统的影响研究、微塑料监测分析仪器设备）等海洋微塑料相关研究任务，建立了完备的微塑料野外调查采样装置和微塑料定性分析所需的傅里叶变换显微红外光谱仪（Thermo NICOLET IN10）、洁净实验室，建立微塑料分离和分析步骤/流程，开展了长江口-杭州湾和邻近东海海域不同海洋环境介质中微塑料监测及风险评估研究。与浙江大学联合承办“2019亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会”，赴圣地亚哥参加第十二届亚太经合组织（APEC）海洋与渔业工作组会（OFWG）并做海洋微塑料监测方法的报告。以第一完成人授权实用新型专利1项[黄伟等. 浮游动物培养及自动换水系统 ZL201821326161X]，以通讯作者发表综述论文在海洋学报[武芳竹，曾江宁,徐晓群, 王有基,刘强,徐旭丹,黄伟*.海洋微塑料污染现状及其对鱼类的生态毒理效.海洋学报, 2019, 41(2): 85—98.]，以第一作者发表论文在国际期刊Environmental Pollution [Zhang C (张偲), Chen X, Wang J, et al. Toxic effects of microplastic on marine microalgae Skeletonema costatum: Interactions between microplastic and algae. Environmental Pollution, 2017, 220: 1282-1288.]。

开展了毒理生态学实验，综合运用生物组织学、生物化学和分子生物学等手段解析了重金属（甲基汞、镉等）、微塑料、和纳米颗粒物（TiO₂）等污染物在大黄鱼和厚壳贻贝体内的蓄积特征及其对早期生活史的致毒机制，从分子、细胞、组织和个体水平上阐释了生物早期生活阶段的免疫功能、生理代谢等对污染物的响应机理。论文以通讯作者发表在Frontiers in Physiology [Wu, F.Z., Huang, W.*, Liu, Q., Xu, X.Q., Zeng, J.N., Cao, Liang., Hu, J., Xu, X.D., Gao, Y.X., Jia, S.H., 2018. Responses of antioxidant defense and immune gene expression in early life stages of large yellow croaker (Pseudosciaena crocea) under methyl mercury exposure. Frontiers in Physiology. 9:1436. doi: 10.3389/fphys.2018.01436 (IF=3.201, 中科院JCR生理学2区) ]和综述论文在水产学报[黄伟等，2016. 重金属对鱼类早期发育的生态毒理效应研究进展. 水产学报. 40(8), 1272-1288.]。

基于对贝类抗氧化防御系统和能量代谢的研究发现，酸化、缺氧、高温等环境胁迫因素可协同污染物诱导贝类的氧化损伤，抑制个体的摄食、呼吸、排泄和能量代谢等生理功能；基于“应用贝类血淋巴细胞免疫功能评估环境变异效应”的理论和技术，证实了污染物与其他环境胁迫共同抑制贝类的免疫防御功能，主要是由于多重环境胁迫抑制了机体免疫防御功能，诱导了抗氧化响应, 从而使生理代谢失调并表现为生态适应性减弱。构建了温度、pH、溶氧、盐度和典型污染物多重胁迫下生物（鱼类和贝类）个体健康（功能表现）概念模型。研究结果对于科学认识境变异条件下污染物对生物的致毒机制和构建环境监测技术提供了理论依据。论文以通讯作者发表在国际期刊Aquatic Toxicology , Chemosphere 等刊物[Wang, T., Huang, X.Z., Jiang X.Y., Hu, M.H., Huang, W.*, Wang, Y.J., 2019. Differential in vivo hemocyte responses to nano titanium dioxide in mussels: Effects of particle size. Aquatic Toxicology. 212, 28-36. (IF=3.794, 中科院JCR海洋与淡水生物学1区, TOP期刊)；Huang, X.Z., Liu, Y.M., Liu, Z.K., Zhao, Z.H., Dupont, S., Wu, F.L., Huang, W*., Chen, J.F., Hu, M.H., Lu, W.Q., Wang, Y.J., 2018. Impact of zinc oxide nanoparticles and ocean acidification on antioxidant responses of Mytilus coruscus. Chemosphere. 2018, 196, 182–195. (IF=5.108, 中科院JCR环境科学与生态学2区, TOP期刊)]上，并以次部分内容为核心申报2018年度海洋工程科学技术奖 [黄伟等，2018年度海洋工程科学技术二等奖：污染物对重要海洋经济生物早期生活史的毒理效应与生态风险评估]。