受影响的威胁：烟头渗滤液对海洋生物的影响

《Marine Pollution Bulletin》：Filtered threats: The impact of cigarette butt leachate on marine life

烟头浸出液对热带贻贝细胞膜稳定性的影响及重金属多环芳烃生物累积研究。

　　

Júlia de Arag?o Ferreira-Griz | Satie Taniguchi | Márcia Caruso Bícego | ítalo Braga Castro | Eliete Zanardi-Lamardo

巴西伯南布哥联邦大学海洋学系，累西腓

摘要

香烟头（CBs）是全球范围内最常见的垃圾污染物，同时也是水生生态系统中未被充分重视的化学污染源。本研究评估了香烟头渗滤液对热带贻贝Mytella charruana的毒性影响，重点关注溶酶体膜稳定性（LMS）以及痕量金属和多环芳烃（PAHs）的生物积累情况。实验中，贻贝在受控实验室条件下暴露于不同浓度的香烟头渗滤液（0.01–10%）中，时间分别为24小时和120小时。渗滤液中含有可检测水平的铜（53 μg L^?1）、铁（45 μg L^?1）、锌（60 μg L^?1）以及总PAH浓度为2149 ng L^?1，其中主要为低分子量的化合物如萘。中性红保留时间（NRRT）测定结果显示，在几乎所有测试浓度下溶酶体膜稳定性均受到显著影响，尤其是在低浓度时这种效应更为明显。尽管金属积累量较低，但暴露于渗滤液中的贻贝仍生物积累了萘和菲。研究结果表明，即使极低浓度的香烟头渗滤液（相当于每2500升水中含有一个香烟头）也能在24小时内对Mytella charruana产生亚致死性细胞效应。这些结果凸显了香烟垃圾在沿海环境中被低估的生态毒性风险，并强调了加强对这种普遍污染物的监管和管理的必要性。

引言

香烟头是全球最常见的垃圾之一，每年有数十亿个被丢弃，其中许多最终进入水生环境（Araújo和Costa, 2019; Dobaradaran等人, 2017; Freire Lima等人, 2021; Kungskulniti等人, 2018; Novotny和Slaughter, 2014）。虽然香烟头常被视为次要污染物，但它们对海洋生态系统的影响日益受到重视（Araújo和Costa, 2019; Freire Lima等人, 2021）。香烟头中的醋酸纤维素过滤纸和残留烟草含有多种有毒物质，包括痕量金属、多环芳烃（PAHs）、尼古丁及其他有害有机化合物（Di Giacomo等人, 2016; Novotny和Slaughter, 2014; Soleimani等人, 2023; Wright等人, 2015）。因此，当这些有害物质释放到自然生态系统中后，会对水生生物构成威胁（De Souza Rosa等人, 2025; Mansouri等人, 2020a; Soleimani等人, 2022, 2023）。

PAHs和痕量金属对海洋生物具有明确的毒性作用，尤其是对滤食性物种如贻贝（Hauser-Davis等人, 2021; Pereira等人, 2011; Silva Dos Santos等人, 2022; Yancheva等人, 2019）。研究表明，香烟头中这些污染物的浓度因品牌和成分而异，但即使在低浓度下，它们的渗出性也令人担忧（Dai等人, 2021; Lisuma等人, 2021; Roselli等人, 2021）。PAHs在环境中具有持久性，容易在某些海洋生物的组织中积累，导致氧化应激、DNA损伤和细胞功能紊乱（Alves等人, 2021; Da Silva等人, 2022; De Souza Dias Da Silva等人, 2024; Mariz等人, 2024; Melo Alves等人, 2024; Müller等人, 2021; Nunes De Souza等人, 2021; Santana等人, 2022; Silva Dos Santos等人, 2022）。同样，香烟头中的痕量金属（如铅、镉和汞）也会带来严重风险，因为它们会干扰酶促过程、损害代谢功能并引发神经毒性效应（Anandraj等人, 2002; Brahim Errahmani等人, 2014; Gregory等人, 2002; Hauser-Davis等人, 2021; Istomina等人, 2020; Rodriguez-Ariza等人, 1992）。

贻贝，尤其是Mytella charruana物种，是沿海生态系统的重要组成部分，由于其滤食习性和对水传播污染物的敏感性，常被用作生物指示物种（Blasco和Trombini, 2023; Catherine等人, 2016; Narchi和Galv?o-Bueno, 1983; Pusceddu等人, 2018）。即使微量痕量金属和PAHs也能在这些生物体内积累，并可能干扰其关键细胞过程（Rodriguez-Ariza等人, 1992）。贻贝的溶酶体膜稳定性（LMS）是细胞健康的重要指标，其受损通常意味着生物体暴露于环境压力下（Martínez-Gómez等人, 2015; Okay和Karacik, 2008）。溶酶体膜的完整性对于维持细胞稳态至关重要，其破坏会导致一系列不良后果，包括免疫功能下降、繁殖能力减弱和整体代谢压力增加（Moore等人, 2006）。评估LMS的常用方法是中性红保留时间（NRRT）测定（Chiovatto等人, 2021; De Souza Rosa等人, 2025; Moore等人, 2006; Pereira等人, 2011）。该方法基于健康溶酶体比受损溶酶体更长时间吸收和保留中性红染料的原理。污染物造成的溶酶体膜损伤会通过引发溶酶体成分泄漏而降低NRRT值（Martínez-Gómez等人, 2015; Lowe等人, 1995）。

以往的研究探讨了香烟头对水生生物的总体毒性（Dobaradaran等人, 2021; Freire Lima等人, 2021; Kurmus和Mohajerani, 2020; Slaughter等人, 2011; Soleimani等人, 2022）。然而，很少有研究关注香烟头渗滤液对海洋无脊椎动物在细胞层面的具体影响（De Souza Rosa等人, 2025; Lucia等人, 2023）。鉴于香烟头在红树林中的广泛存在（Duarte等人, 2023; Fong等人, 2023; Rambojun等人, 2024），这一信息的缺乏更加令人担忧。基于此，本研究重点评估了香烟头渗滤液对Mytella charruana溶酶体膜稳定性的潜在影响。此外，还分析了该生物体及暴露介质中的PAHs和痕量金属浓度。通过分析细胞应激的生物标志物，本研究旨在阐明香烟头渗滤液对Mytella charruana健康的潜在毒性作用，从而更深入地了解这些污染物对海洋生物的影响及香烟垃圾带来的环境风险。

材料与方法

实验中使用的贻贝来自位于圣保罗州Mandira提取保护区的一个养殖场。实验前，贻贝在装有预过滤海水的容器中进行了为期三天的适应和净化处理，海水来自无污染区域。在此期间，容器保持持续生物过滤和强力曝气，以确保水质最佳。

对照水和渗滤液的化学成分

在对照水中（用于将渗滤液稀释至目标浓度）分析的痕量金属和类金属中，仅测得砷（As）和铁（Fe）的浓度，分别为91 μg L^?1和20 μg L^?1。未检测到镉（Cd），铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和锌（Zn）的浓度均低于定量限（LQ）。PAHs的总浓度为36.8 ng L^?1，其中萘（naphthalene）、C?-萘（C?-naphthalene）和菲（phenanthrene）的浓度分别为16.3 ng L^?1、14.2 ng L^?1和6.3 ng L^?1。

在香烟头中

结论

渗滤出的香烟头中以低分子量PAHs为主，其中萘是最丰富的化合物。暴露于香烟头渗滤液中的贻贝生物积累了萘和菲，这些化合物可能是导致溶酶体膜不稳定的原因。暴露时间是影响贻贝溶酶体膜变化的关键因素，尤其是在低浓度情况下。根据研究结果，单个香烟头就有可能造成污染。

CRediT作者贡献声明

Júlia de Arag?o Ferreira-Griz：撰写 – 审稿与编辑、原始稿撰写、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。Satie Taniguchi：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计、数据分析。Márcia Caruso Bícego：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计、调查实施。ítalo Braga Castro：撰写 – 审稿与编辑、原始稿撰写、资源协调、项目管理、资金争取、概念构建。Eliete Zanardi-Lamardo：撰写 –

利益冲突声明

作者声明以下可能构成利益冲突的财务利益/个人关系：Italo Braga de Castro表示获得了圣保罗研究基金会（FAPESP）的财务支持；Eliete Zanardi-Lamardo表示获得了国家科学技术发展委员会（CNPq）的财务支持。

致谢

本研究得到了圣保罗研究基金会（FAPESP编号2019/13750-4）和国家科学技术发展委员会（CNPq编号409498/2021-1）的支持。I.B. Castro（项目编号PQ 302713/2018-2）和E. Zanardi-Lamardo（项目编号PQ 311771/2019-0；PQ 313891/2023-0）获得了CNPq的研究生产力奖学金。J.A. Ferreira-Griz获得了高等教育人员协调委员会（CAPES）的资助（编号88887.678942/2022-00）。