日前,中國水產科學研究院黃海水產研究所漁業環境污染生態學團隊在環境科學領域知名期刊Journal of Hazardous Materials上發表了題為《Waterborne and dietary accumulation and toxicity of iron-based metal-organic framework in cladoceran Moina mongolica Daday》的研究論文,報道了該團隊在金屬有機框架(MOFs)的海洋環境效應研究方面取得的最新進展。
MOFs在環境修復、催化等領域展現出良好的應用潛力,但其生態安全性尚待系統評估。目前研究多集中于MOFs對單一生物個體的毒性效應,而關于其在不同營養級之間的傳遞規律及不同暴露途徑對毒性貢獻的認識尚不清楚。本研究選取典型鐵基MOF材料(Fe-MOF, MIL-88B(Fe))為研究對象,枝角類蒙古裸腹溞(Moina mongolica Daday)為受試生物,系統比較了水相暴露與膳食暴露兩種途徑下該材料的生物累計特征與毒性效應。研究發現,Fe-MOF的生態毒性傳遞效應具有濃度依賴性:在低濃度(0.1和1mg/L)下,藻類的存在減輕了Fe-MOF對蒙古裸腹溞關鍵生理功能(ATP生成、碳水化合物/蛋白質合成及消化酶活性)的負面影響;而在高濃度(10mg/L)下,膳食暴露則表現出協同毒性效應,其生物累積量較水相暴露提高了44.6%。進一步通過高分辨率16S rRNA測序分析發現,高濃度暴露導致蒙古裸腹溞腸道菌群多樣性下降和群落結構紊亂,且膳食暴露引起的微生態失調更為嚴重。轉錄組分析表明,膳食暴露還引起更顯著的代謝通路擾動,尤其表現在碳水化合物代謝、外源化合物生物降解及消化功能相關通路上。這表明初級生產者(藻類)能夠調節MOFs在食物鏈中的毒性傳遞,并在不同濃度下由保護作用轉變為協同增毒效應。

鐵基金屬有機框架在蒙古裸腹溞中的累積與毒性效應
黃海所李以玲副研究員為論文的第一作者,夏斌研究員為通訊作者。研究工作得到了山東省海外優青項目、山東省泰山學者青年專家計劃和中國水產科學研究院創新團隊項目等資助。
文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139859