5月18日，中国农业大学资源与环境学院李洁明副教授团队于自然指数期刊、环境科学与生态学领域Top期刊《水研究》（Water Research）发表题为《全球微/纳米塑料污染与淡水微藻作用系统综述的荟萃分析：毒理效应规律、微藻类群的特异响应及潜在生态风险》（Meta-analysis for systematic review of global micro/nano-plastics contamination versus various freshwater microalgae: Toxicological effect patterns, taxon-specific response, and potential eco-risks）的论文（DOI: 10.1016/j.watres.2024.121706），系统汇总并筛选了涵盖1071份数据的63篇出版物，运用荟萃分析和亚组分析探索了微/纳米塑料（micro/nano-plastics, MNPs）的尺寸、浓度和类型等各参数对淡水微藻的毒理效应规律，揭示了特定MNPs参数下的潜在生态风险，以及不同微藻分类群对MNPs的特异性响应。

微/纳米塑料（MNPs）是新兴持久性污染物，正威胁着全球淡水生态系统，而微藻类作为营养级底层的重要初级生产者，极易遭受MNPs污染导致生长和生理功能被干扰，这可能会进一步影响更高营养级的生物，引发生态风险，因此了解MNPs对淡水微藻的毒理效应规律及潜在生态风险至关重要。然而，由于单个研究样本量较小，不同研究运用的暴露条件、测量和分析方法不同，未能准确实现上述目标。基于荟萃分析的系统综述可很好地解决这些问题。该研究工作依据系统综述和荟萃分析首选报告项目指南（PRISMA, 2020年），纳入了2013年至2023年间发表的63项研究，涉及22个微藻属（隶属于5个门）和7种塑料类型，通过提取、计算、总结和分析所选研究，准确评估不同研究的效应大小，总结得出MNPs对淡水微藻的生长具有显著抑制效应，并指出MNPs尺寸、浓度和类型以及微藻类群是影响MNPs对淡水微藻生长的四种因素。

(a) 54篇文章使用随机效应模型得出的森林图; (b) 发表偏倚评估

之后通过亚组分析方法，利用涉及生长和生理的9个结局指标（生长、叶绿素-a含量、类胡萝卜素总量、胞外蛋白质含量、胞外多糖含量、SOD活性、MDA含量、细胞内外毒素含量），进一步评估MNPs尺寸、浓度和类型对淡水微藻的毒理效应规律及内在机制，以及不同微藻分类群对MNPs的特异性响应。

MNPs尺寸亚组分析结果显示，微米塑料（＞100nm且＜5 mm）更倾向于抑制微藻的光合作用，因为其尺寸相对较大，附着在微藻表面时可大规模阻挡光线到达微藻的光合中心；而纳米塑料（≤100 nm）尺寸较小，可以直接嵌入或穿透细胞壁/膜，破坏细胞完整性，甚至导致细胞裂解，使细胞内毒素被大量释放。

微/纳米塑料的(a) 尺寸、(b) 浓度和(c) 类型对不同生化指标的影响; (d) 不同微藻门对微/纳米塑料的生化指标响应

MNPs浓度亚组分析结果显示，在0~50 mg/L微/纳米塑料范围内，MNPs浓度越高，在水中悬浮和分散地越充分，微藻的生长和叶绿素-a含量受到的抑制效应越大。随着浓度的进一步提高（>50 mg/L），MNPs会发生聚集和沉淀，使得水体中自由分散的MNPs浓度降低，对微藻的抑制作用不再加强。

MNPs类型亚组分析结果显示，聚酰胺（PA）对微藻生长的抑制作用最强，聚乙烯（PE）对光合色素的负面影响最大；聚氯乙烯（PVC）可显著刺激微藻的胞外聚合物和胞内毒素产生；聚丙烯（PP）对细胞膜的破坏最为严重；聚苯乙烯（PS）可促进细胞释放毒素，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）对微藻的影响微乎其微，总体影响最弱。

微藻类群亚组分析结果显示，MNPs对硅藻门的抑制效应最显著，因为其细胞体积较大，与MNPs接触较多，但其硅质细胞壁所能提供的保护却极少。绿藻门具有较厚的细胞壁，与隐藻门均对MNPs的耐受性较强。虽然蓝藻门对MNPs更为敏感，但由于它们具有特殊的自我保护策略（可产生毒素和胞外聚合物），可在短时间内迅速恢复。耐受性指数进一步表明，属于蓝藻门的Komvophoron、Microcystis和Nostoc对MNPs的耐受性相对较高。

(a) 不同微藻属对微/纳米塑料的耐受指数; (b) 微塑料和纳米塑料影响单个微藻细胞的作用效果图; (c) 不同微/纳米塑料浓度的毒理效应规律和潜在风险的效果图

该论文为理解MNPs污染下淡水微藻的命运、预测优势微藻，以及合理有效地评估和管理淡水生态系统中MNPs污染所引发的生态风险提供了深层次的理论依据。

中国农业大学为该论文第一和通讯作者单位，资环学院博士生郭钟惠为论文第一作者，近年以一作发表论文多篇；资环学院李洁明副教授为论文通讯作者，作为项目负责人获国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题、北京市自然科学基金面上项目、教育部项目的持续资助；本科生张梓青参与了论文研究工作。

该论文研究得到了国家科学基金面上项目（32271707、31872694）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121706