《Scientific Reports》：Bioaccumulation of toxic and essential elements and enzymatic responses in native fish from the middle Tocantins River
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本研究针对托坎廷斯河中游城市化与农业发展带来的水生态与食品安全问题，首次对两种本地鱼类（Branquinha 和 Branquinha-cascuda）开展了生态毒理学评估，测定了肝脏和肌肉中潜在有毒元素（PTEs）、必需元素（EEs）浓度及乙酰胆碱酯酶（AChE）等生化标志物，并通过生物浓缩因子（BCF）等方法评估了食用健康风险。结果显示，城市区鱼类砷（As）、铅（Pb）和硒（Se）严重超标，农村区鱼类As、Se亦超标，风险评估揭示出对儿童极高的健康风险，为区域水产品安全管理提供了重要科学依据。
在巴西广袤的亚马逊流域，托坎廷斯河如同一条生命动脉，滋养着沿岸的生物与社区。然而，随着城市化进程的加快和农业活动的扩张，这条河流正默默承受着来自工业排放、农业径流和生活污水的多重压力。各种化学物质，特别是潜在有毒元素，悄无声息地进入水体，并在水生生物体内积累。对于依赖这条河流获取食物和生计的当地居民而言，食用受污染的鱼类可能带来隐形的健康威胁。但关于托坎廷斯河中游特定河段，特别是不同土地利用类型（城市与农村）影响下，本地鱼类体内污染物积累状况及其相应的生物学效应，仍缺乏系统的科学评估。厘清这一问题，对于保护当地水生生态系统和维护公共卫生安全至关重要。
为了回答这些问题，一组研究人员将目光投向了托坎廷斯河中游。他们选择了两类具有代表性的地点进行采样：一处是位于贝拉里奥的城市滨河区（P1），代表受城市化直接影响的环境；另一处是恩比拉尔农村社区附近的河滩（P2），代表相对远离城市中心的区域。研究的对象是两种在当地生态和渔业中均有重要地位的本地鱼类：Branquinha（Psectrogaster amazonica）和 Branquinha-cascuda（Caenotropus labyrhinthicus）。研究人员开展了一项综合性的生态毒理学研究，旨在首次评估这些鱼类体内潜在有毒元素（PTEs）和必需元素（EEs）的积累水平，同时探查一系列酶学生物标志物的响应，并最终量化人类通过食用这些鱼类可能面临的健康风险。这项研究的结果发表在国际期刊《Scientific Reports》上。
为了开展这项研究，作者主要应用了以下关键技术方法：首先，在选定地点（城市区P1和农村区P2）采集两种本地鱼类样本，并分离其肝脏和肌肉组织。其次，使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等分析技术，定量检测了组织中的多种潜在有毒元素（如砷、铅）和必需元素（如硒、锌）的浓度。第三，通过分光光度法测定了代表神经毒性、肝损伤等不同生理压力的关键酶活性，包括乙酰胆碱酯酶（AChE）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）。最后，基于测得的污染物浓度，采用生物浓缩因子（BCF）、风险商数（RQ）和估计每日摄入量（EDI）等模型，对当地居民，特别是儿童，通过食用鱼类摄入污染物的健康风险进行了定量评估。
元素在不同组织和物种中的积累
研究人员测量了鱼类肝脏和肌肉中各种元素的浓度。结果显示，污染状况存在明显的空间和物种差异。在城市区（P1）采集的P. amazonica肌肉中，砷（As）的浓度超过了安全限值的83%至266%，肝脏中As超标60%至220%；更为触目惊心的是，其肝脏中的铅（Pb）超标幅度高达95%至1850%，硒（Se）的浓度甚至超出了限值4537%。而在农村区（P2）采集的C. labyrhinthicus肌肉中，As和Se也分别超标185–470%和5–200%，但Pb和锌（Zn）未检出。这表明，即使是相对偏远的农村区域，鱼类也已受到As和Se的显著污染，而城市区鱼类的污染，特别是Pb污染，已极为严重。
生物富集潜力
通过计算生物浓缩因子（BCF），研究人员评估了元素从水环境向鱼类组织转移的潜力。研究发现，硫（S）和铁（Fe）表现出了中度的生物富集潜力，其BCF值分别达到2867.29和2641.30。这表明，即使在环境浓度不高的情况下，这些元素也可能在鱼类体内逐渐累积，值得持续关注。
酶学生物标志物的响应
酶活性分析为了解污染物的生物学效应提供了窗口。乙酰胆碱酯酶（AChE）活性在暴露于污染物的鱼类中受到抑制，这提示可能存在神经毒性效应。同时，与肝脏功能密切相关的天冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）的活性也发生了变化，通常与肝细胞损伤或压力有关。碱性磷酸酶（ALP）活性的改变则可能与更广泛的生理功能障碍相关。这些生化指标的改变证实，水体中的污染物不仅是在鱼类体内简单积累，而且正在引发可测量的有害生理反应。
人类健康风险评估
研究的最终落脚点是对公众健康的潜在影响。风险评估模型给出了严峻的结论。风险商数（RQ）显示，硒（Se）的RQ值高达53.13，表明存在极高的健康风险。通过估计每日摄入量（EDI）计算发现，儿童通过食用这些鱼类摄入的砷（As）量，超过了安全阈值的7倍。这些数据清晰地表明，长期食用来自研究区域的鱼类，尤其对于儿童这一敏感人群，构成显著的食物安全风险。
综上所述，这项研究首次系统揭示了巴西托坎廷斯河中游两种重要本地鱼类面临的严重元素污染及生物学应激。主要结论包括：来自城市区域的P. amazonica和来自农村区域的C. labyrhinthicus，其肌肉和肝脏组织中砷、铅、硒等元素浓度均普遍超出安全限值，其中城市区鱼类的铅污染异常严重。生化标志物分析证实，污染物暴露已导致鱼类出现神经毒性（AChE抑制）和肝损伤（AST、ALT变化）等有害效应。最关键的是，基于污染数据的人类健康风险评估发出了明确警报，评估显示硒的风险商数极高，而儿童通过食用鱼类摄入的砷量远超安全水平，存在明确的食品安全风险。这些发现不仅为托坎廷斯河流域的水生态保护提供了关键的基线数据和预警，也以扎实的科学证据警示了当地社区，依赖受污染河流的渔业可能带来的健康隐患，强调了实施水体污染治理和加强水产品安全监测的紧迫性。研究建立的方法框架（结合污染物监测、生物标志物和健康风险评估）也可为其他类似受人类活动影响的水生态系统评估提供参考。
