目前，评估污染物潜在风险的最常用方法是单物种的生态毒理学分析，常用的生物毒性和环境风险评估物种包括藻类、蚯蚓、线虫及一些模式微生物(大肠杆菌、费氏弧菌等)。在这种情况下，生态毒理学评估主要集中于单一物种，很少涉及微生物群落，而单一物种的生态毒理分析容易被过度简化并有可能低估污染物的环境风险。因为实际的土壤、河流及湿地等环境具有较高的微生物多样性，并且微生物通常以各物种聚集体的形式出现，并以复杂群落的形式生活。群落中的不同物种之间的相互作用会影响物种的生存和生长，还可能会显著影响它们对环境污染物的抗性。因此，使用单一物种进行生物测定的环境风险评估可能会导致缺乏环境相关性。
针对这一问题，界面过程与土壤圈演化中心滕辉教授团队利用土壤富集分离的混合细菌菌群解析镉（Cd）和苯胺单一及复合污染的毒性效应，为环境污染物的生态风险评估提供新思路。
主要结论如下：
（1） 混合菌群比单一物种具有更高的Cd和苯胺毒性耐受浓度， Cd和苯胺的半抑制浓度分别高达到210mg/L和3.2g/L
（2） 随着污染物浓度的增加，Cd-苯胺复合物对混合菌群的联合毒性效应从协同效应(1+1>2)转变为拮抗效应(1+1<2)（图1）
（3） 高浓度Cd-苯胺联合毒性影响下，混合菌群中“人类病原菌”相对丰度显著增加，进一步增强了复合污染的危害性
（4） 发现肠球菌（Enterococcus）增加细胞长度的复合毒性新适应机制（图2）
研究初步揭示了土壤混合菌群在单一及复合污染生物毒性评估中的重要性及复杂性。复合污染除了污染物本身的毒性外，土壤群落组成改变后“人类致病菌”增强的额外生物危害性值得进一步关注。因此，复合污染的协同效应是公众和监管机构关注的一个问题，即使所有单一化学品的浓度都在监管限值范围内，化合物之间的协同作用也会显著提升整体的生物毒性等环境风险等级。
图1：不同浓度的Cd(II)-苯胺混合物对土壤混合菌群产生的联合毒性效应
图2：混合菌群中肠球菌（Enterococcus）在不同污染情况下的细胞形貌变化（图f,g为Cd-苯胺复合污染处理）
相关成果发表在环境毒理学一区杂志《Ecotoxicology and Environmental Safety》上，硕士研究生陈钰璇为论文第一作者，滕辉教授和张坚超副教授为通讯作者。该工作受到科技部重点研发计划项目（No. 2019YFC1804402）资助。
文章信息：
1. Yuxan Chen, Jianchao Zhang*, Xiangyu Zhu, Yuebo Wang, Jiubin Chen, Biao Sui, H. Henry Teng*. Unraveling the complexities of Cd-aniline composite pollution: Insights from standalone and joint toxicity assessments in a bacterial community. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2023. 265. 115506
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651323010138
2. 陈钰璇，朱翔宇，王钺博，管东兴，张坚超*，滕辉, 砷(V)及苯胺联合暴露对土壤微生物群落组成及抗氧化酶活性的影响. 生态毒理学报. 2023
