热浪加剧聚苯乙烯纳米塑料对海洋硅藻的毒性，对海洋健康的新威胁

随着气候变化加剧，海洋生态系统面临着海洋热浪和塑料污染的双重威胁。海洋热浪是指长时间的异常高海水温度由于全球变暖，这些事件变得更加频繁和激烈​​，塑料污染也是一个重大问题，令人担忧的是两者相互作用，研究发现热浪与聚苯乙烯纳米塑料 (PS-NPs) 之间的相互作用，这加剧了这些颗粒对海洋硅藻的毒性，而硅藻是全球碳循环中的关键参与者。

硅藻是一种藻类，在海洋碳循环中发挥着至关重要的作用，有助于氧气的产生和碳的固定，硅藻的健康对海洋生态系统至关重要。

聚苯乙烯纳米颗粒是一种常见的环境污染物，在水生环境中普遍存在，由于尺寸小，PS-NP 很容易穿透生物膜，它通过氧化应激和膜损伤等机制诱发毒性，从而影响包括硅藻在内的海洋生物。

热浪是指温度异常高的时期，由于气候变化，热浪变得越来越频繁。热浪通过改变硅藻的细胞大小、生长速度和元素组成来影响硅藻的生理机能，使它们更容易受到微塑料等污染物的侵害。

德里大学汉斯拉杰学院化学系在2022年关于聚苯乙烯纳米塑料对海洋和陆地生物的生物累积和毒性影响研究中，研究人员收集了关于PS-NPs来源、途径和影响的各种研究的数据，研究发现，PS-NPs可通过多种途径渗透生物体，包括皮肤、呼吸道和消化道，它们在食物链中的积累对海洋和陆地生物都构成了重大风险。PS-NPs会造成身体伤害、氧化应激和膜损伤，导致受影响生物的生长减缓、生殖问题甚至死亡。

2023年，罗兹大学发布的一项关于聚苯乙烯纳米粒子：来源、存在、分布和毒性的研究中，研究发现，聚苯乙烯纳米颗粒( PS – NPs)主要来源于较大塑料物品的降解和工业过程，它们常见于水生环境、土壤，甚至空气中。PS- NPs可以穿透生物屏障，在各种组织中积累，包括肝脏、肾脏，甚至大脑。研究表明，PS-NPs可通过抑制PI3K /AKT通路，导致颗粒细胞凋亡和自噬，从而破坏雌性小鼠的卵巢功能并降低卵母细胞质量。

近日，南开大学环境科学与工程学院碳中和交叉科学中心领导的一项新的研究，深入探讨了海洋热浪如何增强聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)对硅藻物种Chaetoceros gracilis的毒性，研究人员将硅藻暴露于不同温度条件下的PS-NPs ，以模拟海洋热浪 他们测量了生长率、光合作用、碳吸收，并进行了转录组分析，以了解所涉及的分子机制。该研究旨在了解这些受温度变化影响的界面相互作用如何影响 PS-NPs 对海洋硅藻的毒性。

研究发现，4°C的热浪强度显着增加了PS-NPs对硅藻的毒性，使其生长率降低5.62% ，光合作用降低9.46 %，在热浪条件下， PS-NPs抑制了细胞特异性碳同化率18.28 %。 PS-NPs诱导毒性增强是由于机械强度下降和PS-NPs吸附增加，从而导致膜损伤和氧化应激加剧。

研究表明，热浪会改变纳米塑料的物理性质，从而加剧 PS-NPs 的毒性，进而影响其与硅藻细胞的相互作用。热引起的温度变化会使PS-NPs 更容易粘附在硅藻膜上，从而导致更严重的损害，从而增强 PS-NPs的毒性，这些颗粒会抑制硅藻的生长并破坏光合作用，而光合作用是海洋生态系统中碳吸收和能量产生的关键过程。

这项研究呼吁采取紧急措施，减轻气候变化和塑料污染的双重威胁。

思考：

目前的研究强调了热浪和塑料污染对海洋生物的直接影响，但对海洋食物网和生态系统服务的长期影响仍知之甚少，热浪和纳米塑料暴露的长期生态影响是什么？

已有研究探讨了 PS-NPs 和 PVC 微塑料的影响，但尚不清楚不同类型的塑料（如聚氯乙烯、聚乙烯）在高温下对海洋生物有何不同影响，在高温下，不同类型的塑料如何与海洋生物相互作用？

热浪期间 PS-NPs 毒性的增加表明温度升高可能会加剧海洋生物的氧化应激，那么热浪期间海洋硅藻氧化应激加剧的机制是什么？

参考文献：Xuan Hou ab,Xiangang Hu a,Li Mu b,Yuanyuan Wei a，Heatwaves increase the polystyrene nanoplastic-induced toxicity to marine diatoms through interfacial interaction regulation. Journal of Hazardous Materials，2025 年 2 月 5 日，136703，doi.org/10.1016 /j.jhazmat.2024.136703

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