Fund?o大坝溃坝后，Gualaxo do Norte河中金属浓度的季节性变化与Astyanax lacustris鱼类的行为及胆碱能系统的改变有关

《Science of The Total Environment》：Seasonal variation in metal concentrations in the Gualaxo do Norte River following the Fund?o dam collapse is associated with behavioural and cholinergic alterations in Astyanax lacustris

【字体：大中小】 时间：2026年05月20日 来源：Science of The Total Environment 8

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　　乔昂·维克托·萨拉伊瓦·雷蒙迪·洛佩斯（Jo?o Victor Saraiva Raimondi Lopes）|克里斯蒂亚诺·谢蒂尼·德·阿泽维多（Cristiano Schetini de Azevedo）|亚历山德罗·洛雷罗·帕斯科阿利尼（Alessandro Loureir

乔昂·维克托·萨拉伊瓦·雷蒙迪·洛佩斯（Jo?o Victor Saraiva Raimondi Lopes）|克里斯蒂亚诺·谢蒂尼·德·阿泽维多（Cristiano Schetini de Azevedo）|亚历山德罗·洛雷罗·帕斯科阿利尼（Alessandro Loureiro Paschoalini）|泰丝·维多利亚·皮雷斯·德·阿尔梅达（Thais Victória Pires de Almeida）|玛丽亚·爱德华达·莫拉·德·莫拉伊斯（Maria Eduarda Moura de Morais）|马特乌斯·奥古斯托·席尔瓦·迪尼兹（Mateus Augusto Silva Diniz）|埃利泽特·里佐（Elizete Rizzo）|安杰利卡·达·席尔瓦·瓦斯康塞洛斯（Angélica da Silva Vasconcellos）

生物多样性与环境研究生项目，米纳斯吉拉斯天主教大学（Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais），地址：多姆·若泽·加斯帕尔大道500号，41号楼，Cora??o Eucarístico，邮编：30.535-610，贝洛奥里藏特，巴西

摘要

2015年11月，巴西东南部马里亚纳（Mariana）的丰当（Fund?o）大坝坍塌，导致富含金属的尾矿流入多塞河（Doce River）及其支流，包括瓜拉索-杜-诺尔特河（Gualaxo do Norte）。水生环境中的金属浓度具有季节性变化，通常在雨季升高。金属暴露可能导致鱼类行为改变和乙酰胆碱酯酶（AChE）活性的变化。本研究调查了瓜拉索-杜-诺尔特河在干季和雨季的水对Astyanax lacustris行为和胆碱能活性的影响。实验将100条鱼分为四组：干季使用去氯水（CDS组）和雨季使用河水（CRS组），以及干季使用河水（DS组）和雨季使用河水（RS组）。鱼在这些处理条件下暴露15天后，记录其行为10天。随后分析鱼的大脑和肌肉中的AChE活性。结果显示，雨季采集的水中铝（Al）、铜（Cu）、铁（Fe）、汞（Hg）、锰（Mn）、铅（Pb）和锌（Zn）等金属浓度较高。DS组的鱼表现出更高的AChE活性，而RS组的鱼则表现出较低的活性、较低的社会性和较低的攻击性。与CDS组相比，DS组和RS组的肌肉AChE活性增加；而与CRS组相比，DS组的大脑AChE活性较高。我们的结果表明，雨季采集的水可能对鱼类健康构成更大威胁，因为金属径流增加。即使在大坝破裂十年后，残留污染仍会影响鱼类的生理和行为，这突显了生态风险的持久性以及长期监测和管理受影响水生生态系统的紧迫性。

引言

采矿活动对环境有巨大影响，因为会释放和扩散金属污染物，污染土壤、水生生态系统和生物（Costa等人，2022年）。2015年11月，巴西东南部米纳斯吉拉斯州马里亚纳市的丰当大坝坍塌，其富含金属（如铝、铅、铜、铬、镍、铁和锰）的矿渣被排放到多塞河上游，并最终流入大西洋（Marques等人，2022年）。金属进入水生环境后会在沉积物中沉积，然后通过复杂的水动力过程重新进入水柱（Marselina和Wijaya，2024年）。这种重新悬浮与每个季节的降雨量有关，因为降雨量增加会加大水流，搅动河床，使这些金属更容易进入水柱，从而对水生生态系统造成更大影响（Liu等人，2024a）。此外，季节性还会改变水的物理和化学特性，如颜色、温度、浊度和总悬浮固体，这些在雨季通常比干季更高（Santana等人，2021年）。这种现象也反映在生物群落中，由于沉积物重新悬浮，雨季的生物群落丰富度和多样性往往较低（Marques等人，2022年）。

金属会在生物体内积累，并引起各种行为变化（如运动、觅食等）（Lanzarin等人，2022年；Chapelle等人，2023年；Ahmed等人，2025年）和生理变化（如突变、基因毒性、组织病理学、生化变化等）（Passos等人，2020年；Jia等人，2023年；Costa等人，2024年；Reis等人，2024年）。在生化方面，一个可能的变化是乙酰胆碱酯酶（AChE）的活性，这种酶常用于毒理学研究中的生物标志物（Passos等人，2020年）。AChE在神经信号传导中起关键作用，其主要功能是水解乙酰胆碱（ACh），从而终止这种神经递质对突触后膜的刺激作用，确保正常的神经传递并维持神经系统稳定（Liu等人，2025年）。因此，AChE活性的增加反映了胆碱能活动和神经肌肉活动的增强，表明代谢需求增加或对环境压力的反应。多项研究评估了金属对AChE活性的影响，这些物质根据研究物种、暴露时间和金属浓度不同，要么增加要么抑制该酶的活性（Vieira等人，2009年；Biswas和Bellare，2021年）。

Astyanax lacustris（鲤形目：Characiformes）是一种原产于多塞河流域的鱼类，地理分布广泛，存在于静水和流水生态系统中（Mer?on等人，2021年）。除了其生态重要性外，该物种对专业渔业和人类食物来源也有经济价值（Miguel等人，2024年）。近年来，Astyanax属的物种常用于生态毒性测试，以评估环境压力的影响，使其成为新热带地区的实验模型，易于在实验室中操作（Gnocchi等人，2024年）。鉴于丰当大坝坍塌可能造成的影响，本研究旨在（i）评估季节性对瓜拉索-杜-诺尔特河金属水平的影响，该河是多塞河流域的第一条受影响的支流；（ii）研究这种影响如何体现在成年A. lacustris的行为和胆碱能活动中。

章节摘录

伦理

本研究获得了米纳斯吉拉斯天主教大学动物伦理使用委员会（CEUA）的批准（协议号2023/29460）。

水样采集与分析

本研究使用的水样采集自巴西米纳斯吉拉斯州马里亚纳市的瓜拉索-杜-诺尔特河（20°16′13″ S；43°25′23″ W）。采集时间分别为2024年8月（干季）和2025年3月（雨季），每次采集约330升河水

水质分析

对两个季节的水样进行金属浓度分析后发现，干季所有测量金属的浓度均符合CONAMA（2005年）、CCME（2001年）和U.S. EPA（2023年）的安全标准。然而，雨季采集的水样中铝（Al）、铜（Cu）、铁（Fe）、汞（Hg）、锰（Mn）、铅（Pb）和锌（Zn）的浓度超过了监管限值（汞除外，其浓度仍低于标准）

结论

本研究提供了关于A. lacustris在尾矿坝坍塌后接触瓜拉索-杜-诺尔特河水的行为和胆碱能反应的新见解。暴露于干季和雨季水样的鱼表现出不同的行为模式：干季组活动增加，而雨季组活动减少、社交性降低、攻击性减弱。此外，AChE活性在两组之间表现出对比明显的反应

CRediT作者贡献声明

乔昂·维克托·萨拉伊瓦·雷蒙迪·洛佩斯（Jo?o Victor Saraiva Raimondi Lopes）：负责撰写初稿、方法论设计、研究实施和概念化。克里斯蒂亚诺·谢蒂尼·德·阿泽维多（Cristiano Schetini de Azevedo）：负责审稿和编辑、监督、方法论设计及数据分析。亚历山德罗·洛雷罗·帕斯科阿利尼（Alessandro Loureiro Paschoalini）：负责审稿和编辑、监督、方法论设计及数据分析。泰丝·维多利亚·皮雷斯·德·阿尔梅达（Thais Victória Pires de Almeida）：负责方法论设计。玛丽亚·爱德华达·莫拉·德·莫拉伊斯（Maria Eduarda Moura de Morais）：负责研究实施。马特乌斯·奥古斯托·席尔瓦·迪尼兹（Mateus Augusto Silva Diniz）：负责方法论设计。埃利泽特·里佐（Elizete Rizzo）：负责方法论设计。安杰利卡·达·席尔瓦（Angélica da Silva）：

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢高级人员培训协调委员会为J.V.S.R.L.的博士奖学金提供资助（财务代码001），以及米纳斯吉拉斯天主教大学的研究激励基金（编号2024/30884），该基金部分资助了本研究。同时，我们也感谢

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水样采集与分析

水质分析

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