用斑马鱼研究土壤中污水污泥毒性的一项研究

斑马鱼体型小、用途广、易于研究，无论是在行为还是形态层面，它都能提供有关（生态）毒性问题的宝贵信息，在各个生命阶段的使用越来越受欢迎。

本文介绍了卡米拉（Camilla Della Torre）等人利用斑马鱼研究土壤中污水污泥毒性的一项研究。

斑马鱼在污水污泥处理中的贡献

为了以可持续的方式解决土壤流失问题，污水污泥（SS）通常被用作土壤的补充或替代品，以增加养分和土壤复原力。然而，人们对使用与某些化合物毒性有关的污水污泥表示担忧。虽然废水处理过程会去除大部分有害物质，但污水污泥中仍含有有毒化学物质，对陆生和水生动植物构成威胁。

为了克服这一问题，并在用污水污泥补充土壤的过程中实施循环经济战略，可以采用一种名为水热碳化（HTC）的创新工艺，将污水污泥转化为水热炭（HC）。水热炭是一种富含碳的固体，可应用于农业、土壤改良，并且由于其吸收二氧化碳的能力而具有巨大的环境效益。

这和斑马鱼有什么关系？

生物测定是一种有趣而创新的方法，可用作评估废水和污泥生态毒性的筛选工具。考虑到生态毒性，大多数围绕水热炭的研究是在土壤生物中进行的。Camilla Della Torre 等人的一项研究旨在使用斑马鱼胚胎/幼鱼进行生物测定，以评估与污水污泥和水热炭接触相关的自然（水生）生态系统危害[1]。

作为生态毒性模型的斑马鱼

斑马鱼胚胎/幼鱼是生态毒性管理方面的优秀模式生物。斑马鱼胚胎/幼体发育快、体积小、透明度高，因此是一种易于在实验室条件下使用且可扩展的模型。使用斑马鱼胚胎/幼鱼还有助于实现动物试验方法中的三个R（减少、替代和完善）。

Della Torre 等人假设，与污水污泥相比，水热炭的毒性更低。为此，他们的研究首先着眼于斑马鱼胚胎接触测试对污水污泥和水热炭的适用性。这基本上是一种急性毒性测试，用于确定引起急性毒性的化学品浓度（此处指污水污泥和水热炭中的化学物质）。本文的标准化方法是测定致死浓度（50%；LC50）。

使用 DanioVision 进行行为评估

为了筛选污水污泥和水热炭可能产生的毒性影响，使用了沉积物接触测定法（SCA）。这是一种广泛采用的检测方法，用于筛选与污染物结合沉积物相关的危害。对与解毒、氧化应激和神经毒性有关的酶进行了分析。此外，还使用诺达思的斑马鱼行为轨迹跟踪系统(DanioVision)对行为改变进行了调查。

在对照组、污水污泥组和水热炭暴露组的多孔板中，对96 hpf时的幼鱼进行了运动行为评估。在专门为斑马鱼幼鱼设计的光/暗转换运动反应测试后，对其游泳表现进行了评估。

水热炭的毒性低于污水污泥

Della Torre等人通过这种行为试验发现，与暴露于污水污泥相比，暴露于水热炭中的幼鱼减少了一些影响游泳性能的神经活性分子的负荷。当暴露于（神经）有毒化学物质时，游泳活动通常会显著减少。与对照组相比，污水污泥组和水热炭组的游泳行为下降幅度最大，污水污泥中的游泳行为的下降幅度高于水热炭。

斑马鱼行为测定和生态毒性研究的重要性

Della Torre 等人的研究有助于促进斑马鱼成为水生系统的代表性生物模型。在实际评估污水污泥和水热炭的环境风险方面，斑马鱼胚胎-幼鱼接触试验成为一种合适的筛选工具。在此框架内，行为观察至关重要，因为这关系到水生物种的生态福祉。就观察到的游泳行为而言，与污水污泥组相比，接触水热炭组的游泳行为受到的影响较小。游泳行为受到影响对鱼类种群的捕食和觅食会构成较大风险。

参考文献

1. Della Torre, Camilla; Liberatori, Giulia; Ghilardi, Anna; Del Giacco, Luca; Puccini, Monica; Ferraro, Fabrizio; Vitolo, Sandra; Corsi, Ilaria (2022). The zebrafish (Danio rerio) embryo-larval contact assay combined with biochemical biomarkers and swimming performance in sewage sludge and hydrochar hazard assessment. Environ. Pollut., 302, 119053

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