从生态威胁到监测工具：欧洲鲶（*Silurus glanis*）和克氏原螯虾（*Procambarus clarkii*）的多污染物特征用于污染追踪及初步饲料/食品安全评估

《Journal of Xenobiotics》：From Ecological Threats to Monitoring Tools: Multi-Contaminant Profiles in Silurus glanis and Procambarus clarkii for Pollution Tracking and Preliminary Food/Feed Safety Assessment

　　

入侵性外来物种（IAS）如*Silurus glanis*和*Procambarus clarkii*构成了主要的生态威胁，但也可作为环境污染的有效生物指示剂；因此，本研究旨在评估它们在多污染物监测方面的潜力，并评估其在循环经济框架下作为替代饲料和食品资源的适用性。研究人员在意大利西北部阿维利亚纳湖（Avigliana Lakes）的*S. glanis*和*P. clarkii*中研究了多污染物特征，分析了鱼肌肉中的微量元素、稀土元素（REEs）和有机污染物，以及肠道中的微塑料（MPs）。在*S. glanis*中，小湖（Small Lake）的总微量元素浓度和ΣREEs显著高于大湖（Great Lake），ΣREEs分别达到0.445和0.056 mg/kg w.w.。大湖中受管制元素的平均浓度为0.017 mg/kg w.w.（As）、0.003 mg/kg w.w.（Cd）和0.16 mg/kg w.w.（Pb），在小湖中分别升高至0.19、0.03和1.86 mg/kg w.w.。在*P. clarkii*中，污染水平较低，ΣREEs平均为0.074 mg/kg w.w.，As、Cd和Pb的平均浓度分别为0.25、0.006和0.21 mg/kg w.w.。有机污染物包括多环芳烃（PAHs）、非二噁英样多氯联苯（NDL-PCBs）和农药，通常低于定量限（LOQ）。在100%的标本中检测到MPs，*S. glanis*（大湖和小湖）肠道中平均浓度为4.2 ± 2.15和4.4 ± 2.70 MPs/肠道，*P. clarkii*为2.7 ± 2.39 MPs/肠道。置换多元方差分析（PERMANOVA）表明，*S. glanis*存在显著的位点相关差异，而大湖内*S. glanis*和*P. clarkii*之间存在显著的物种相关差异。大多数受管制污染物低于适用的欧盟阈值；然而，小湖*S. glanis*中的Pb超过了为人类消费鱼类肌肉设定的最大限量。

**研究背景**
入侵性外来物种（IAS）对淡水生物多样性和生态系统完整性构成重大威胁，如欧洲鲶（*Silurus glanis*）和克氏原螯虾（*Procambarus clarkii*）已在欧洲多地成功建立种群并造成生态危害。现有管理措施（如欧盟IAS法规Regulation (EU) No 1143/2014）要求成员国实施防控，但这类物种在作为环境污染生物指示剂以及循环经济框架下替代饲料/食品来源方面具有潜力。然而，针对*S. glanis*和*P. clarkii*的多污染物累积特征及其作为安全资源的研究仍然有限。为填补这一空白，研究人员假设这些IAS能以位点和物种依赖性方式有效累积多种环境污染物，并在更受影响的位点浓度更高，从而反映局部污染水平，同时提供其作为饲料/食品的安全信息。本研究旨在评估*S. glanis*和*P. clarkii*在意大利西北部皮埃蒙特阿维利亚纳湖自然公园（Avigliana Lakes Nature Park）的多类污染物（微量元素、稀土元素、有机污染物及微塑料）生物累积能力，并初步评估其作为替代饲料/食品的安全性。论文发表在《Journal of Xenobiotics》。

**主要关键技术与方法**
- **样本来源**：*S. glanis*（大湖15尾、小湖15尾）和*P. clarkii*（大湖40只）均于2025年4月至9月采集自阿维利亚纳大湖与小湖（意大利西北部），其中小湖尚未发现*P. clarkii*种群。
- **微量元素与稀土元素（REEs）分析**：采用微波消解结合电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），对肌肉组织检测21种微量元素及16种REEs（包括镧系元素以及Sc和Y），经球粒陨石标准化计算REE模式及Ce/Eu异常。
- **有机污染物分析**：多环芳烃（PAHs）采用QuEChERS提取-高效液相色谱荧光检测（HPLC-FLD）；非二噁英样多氯联苯（NDL-PCBs）采用QuEChERS-气相色谱质谱联用（GC-MS）；95种农药采用瑞典乙酸乙酯法-气相色谱串联质谱（GC-MS/MS）。
- **微塑料（MPs）分析**：肠道组织经碱性消化（KOH/NaClO/H₂O₂）后过滤，通过立体显微镜初筛并结合显微傅里叶变换红外光谱（μFT-IR）鉴定聚合物类型，计算聚合物危害指数（PHI）。
- **统计方法**：包括Kruskal-Wallis检验（Bonferroni校正）、Spearman秩相关、非度量多维尺度分析（NMDS）及置换多元方差分析（PERMANOVA），所有分析基于R软件（v.4.2.2）。

**研究结果**
**3.1 微量元素与稀土元素（REEs）**
- *S. glanis*在小湖中的微量元素浓度显著高于大湖（20/21种元素，p<0.05），如Pb在小湖达1.86 mg/kg w.w.，超过人类消费限值（0.3 mg/kg）；大湖中Cu最丰富（4.5 mg/kg），小湖中Sr最丰富（52.9 mg/kg）。
- *P. clarkii*在大湖中微量元素浓度较低（Cu最高达16.9 mg/kg），As、Pb、Cd均低于饲料及人类消费阈值。
- REEs在*S. glanis*中呈相似规律：小湖ΣREEs为0.445 mg/kg，显著高于大湖（0.056 mg/kg）；轻稀土与重稀土比值（LREEs:HREEs）小湖为5.86，大湖为2.35。
- Spearman相关分析显示，*S. glanis*大湖种群中8种REEs与体重正相关，小湖无显著相关；*P. clarkii*中微量元素及REEs均与体重无显著关联。
- 球粒陨石标准化REE模式揭示：*S. glanis*在大湖中表现出不规则模式及显著Ce负异常（~0.47）和Eu正异常（~1.78），而小湖模式更规则但仍有负异常；*P. clarkii*模式平滑、异常接近1，反映环境信号。

**3.2 有机污染物：PAHs、NDL-PCBs与农药**
- 两种物种中，PAHs除个别样品检出Chrysene（0.9 μg/kg）外均低于LOQ；所有NDL-PCBs及95种农药均低于LOQ，浓度远低于欧盟食用安全限值。

**3.3 微塑料（MPs）**
- *S. glanis*肠道中MPs浓度大湖（4.2±2.15 MPs/肠道）与小湖（4.4±2.70 MPs/肠道）无显著差异，100%标本检出。
- 颜色上黑色、白色、蓝色为主；聚合物组成大湖以聚乙烯（PE）为主，小湖以聚丙烯（PP）为主；PHI评估显示聚酰胺（PA）为III类中危害，PE和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为II类中度危害，PP为I类低危害。
- 体重与MP浓度在大湖（ρ=0.927）和小湖（ρ=0.946）均呈显著正相关。
- *P. clarkii*中MPs浓度为2.7±2.39 MPs/肠道，蓝、黑、白色为主，聚合物为PET>PE>PP；体重与MP无显著相关；PHI以I-II类为主。平均MP尺寸约250-294 μm，易于营养传递。

**3.4 多变量分析**
- NMDS（应力值0.039）显示样本按位点（大小湖）明显分离，且大湖内*S. glanis*与*P. clarkii*沿NMDS2轴区分。
- PERMANOVA验证了*S. glanis*的位点效应（Pseudo-F=65.56，R²=0.732，p=0.001）及大湖内物种效应（Pseudo-F=10.44，R²=0.343，p=0.001），PERMDISP表明差异源于质心位移而非离散度。

**总结讨论与结论**
讨论部分指出，*S. glanis*和*P. clarkii*作为生物指示剂能有效反映环境污染物空间差异（小湖污染更重，与官方环境报告一致），且物种特异性生态习性（*S. glanis*为顶级捕食者，*P. clarkii*为底栖杂食者）导致积累模式差异。有机污染物普遍低于检出限说明研究区域有机污染压力低。MPs的普遍存在及其尺寸分布支持其作为新兴污染物的监测价值。从饲料/食品安全角度，多数受管制元素低于欧盟阈值，但小湖*S. glanis*肌肉中铅超标（1.86 vs 0.3 mg/kg），提示其不适合人类食用；而REEs和MPs尚无监管标准，构成风险评估缺口。
**研究结论**：*S. glanis*和*P. clarkii*既是生态威胁，也是环境污染监测的有力工具，并具有作为替代资源（饲料/食品）的潜力，但需进一步研究其营养组成、毒性风险及法规合规性。未来应扩展至汞（Hg）、砷（As）形态分析及其他IAS物种，并加强循环经济框架下的安全性评估。