近年來，微納米塑料作為一類新污染物得到了公眾和科學家的廣泛關注。相較于微塑料，納米塑料（尺寸1 μm以下）具有賦存數量大、吸附效率高、跨生物膜能力強等特點，可能展現出更為強烈的生態和毒性效應。海岸帶是人口密集、社會經濟活動頻繁、漁業生產集中的區域，同時是納米塑料的重要匯集區域，闡明納米塑料在海岸帶環境和生物體內的遷移行為和毒性機制，對于全面、準確理解塑料污染的環境生態效應以及對人類健康的影響，具有重要的科學意義，其研究也更具挑戰性。目前，具有真實環境意義的納米塑料樣品制備、復雜基質中納米塑料的高靈敏示蹤技術是本領域的瓶頸問題，亟待突破。中國科學院煙臺海岸帶研究所王運慶、陳令新海岸帶“化學與生態要素的分析監測”團隊在納米塑料模型粒子、分析方法以及毒理效應等方面開展科研工作，取得系列研究進展。 

　　1、“真實”納米塑料樣品制備、標記和定量分析 

　　目前納米塑料研究流行使用化學合成粒子聚苯乙烯（PS）納米球，塑料材質種類不足，生成途徑和理化性質等方面也缺乏環境真實性。該團隊發展了一種以日用塑料制品為原料，模擬環境中機械摩擦途徑制備納米塑料的方法。通過料理機打磨和差速離心方式，制備聚乙烯（PE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等多種材質和多種粒徑分布的納米塑料。其在塑料材質、形貌、密度、添加劑成分等方面，與環境中真實樣品更接近，為納米塑料研究提供了“樣品庫”。 

　　進一步發展了基于含銥元素有機分子標記、電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）定量測定納米塑料的新方法（圖1）。以礦泉水瓶為原料制備的PET納米塑料為代表，定量研究了其在小鼠體內和海岸沉積物中的遷移行為規律。結果表明，單次靜脈注射條件下，納米塑料主要分布于小鼠肝臟和脾臟；單次灌胃條件下，納米塑料僅分布在消化道，沒有進入外周器官。海岸沉積物再懸浮實驗表明，納米塑料在海水中的沉降與震蕩時間有關，時間延長有助于其與懸浮物充分結合。研究進一步揭示了納米塑料更容易沉降在上清液和沉積物的交界處，暗示了底棲生物具有較大的暴露風險。該工作為復雜介質中納米塑料的高靈敏、高專屬性示蹤檢測提供了新方法，相關工作發表在Journal of Hazardous Materials（2022, 424, 127628）。 

　　圖1. 以礦泉水瓶為原料的PET納米塑料制備、銥元素標記示意圖，以及靜脈注射條件下納米塑料在小鼠體內的定量分布 

　　2. 納米塑料的毒性效應 

　　該團隊以斑馬魚胚胎作為動物模型，研究不同粒徑和環境暈包覆的PET納米塑料的體內分布和毒性效應（圖2）。熒光標記成像顯示納米塑料可以透過卵膜進入到胚胎內部，研究發現胚胎孵化率、心率和活性氧物種產生等生物學指標受納米塑料尺寸、濃度和表面性質影響。相關工作發表在Environmental Science-Nano（2020,7, 2313-2324，hot article）。 

　　探究了納米塑料與苯并芘（Bap）形成的復合污染物及其與細胞的相互作用問題。研究發現PS納米塑料吸附Bap納米團簇，并作為載體攜帶Bap進入細胞，定位于溶酶體、線粒體和內質網；納米塑料的結合作用降低了不同尺寸Bap團簇誘發細胞毒性的差異。該工作發表在Nanoscale（2021, 13, 1016-1028）。進一步探索了體內粘液對納米塑料復合污染物生物效應的影響。發現表面形成的黏蛋白暈能夠改變復合污染物的攝取機制、胞內蓄積和亞細胞器分布，降低復合污染粒子胞內轉運速率，延遲納米塑料和Bap的解離進程，從而降低復合污染物的細胞毒性。相關工作發表在Journal of Hazardous Materials（2021, 406, 124306）。 

 

　　圖2. PET納米塑料的掃描電鏡和粒徑分布，以及在斑馬魚卵和幼魚體內的分布 

　　上述工作為未來深入開展海岸帶區域納米塑料污染物的環境行為、環境效應和人類健康風險評估等研究提供了技術儲備。相關研究得到國家自然科學基金（42076199, 21976209）等項目的支持。 

　　相關論文： 

　　1. Qi Gao, Yunqing Wang,* Yunxia Ji, Xizhen Zhao, Panpan Zhang, Lingxin Chen,* Tracking of realistic nanoplastics in complicated matrices by iridium element labeling and inductively coupled plasma mass spectroscopy, Journal of Hazardous Materials, 2022, 424, 127628. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127628 

　　2. Yunxia Ji,# Chuyu Wang,# Yunqing Wang,* Longwen Fu, Mingsan, Lingxin Chen,* Realistic polyethylene terephthalate nanoplastics and the size- and surface coating-dependent toxicological impacts on zebrafish embryos, Environmental Science-Nano, 2020,7, 2313-2324.  https://doi.org/10.1039/D0EN00464B 

　　3. Yunxia Ji,# Yunqing Wang,# Dazhong Shen, Qi Kang,* Jiping Ma, Lingxin Chen,* Revisiting the cellular toxicity of benzo[a]pyrene from the view of nanoclusters: size- and nanoplastic adsorption-dependent bioavailability, Nanoscale, 2021, 13, 1016-1028. https://doi.org/10.1039/D0NR06747D 

　　4. Yunxia Ji, Yunqing Wang, Dazhong Shen, Qi Kang,* Lingxin Chen,* Mucin corona delays intracellular trafficking and alleviates cytotoxicity of nanoplastic-benzopyrene combined contaminant, Journal of Hazardous Materials, 2021, 406, 124306. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124306