污染物的物種敏感性差異可達幾個數量級，但關鍵影響因素尚不清楚，明确生物毒性和毒代動力學（TK）過程的關聯機制，是解析種間敏感性差異的突破點之一。新煙堿類殺蟲劑是全球使用最廣泛的一類殺蟲劑，它不僅直接威脅水生無脊椎動物，而且通過破壞食物網結構影響更高層次的消費者，新煙堿類農藥的水生态風險已引起全球廣泛關注。
太阳集团app首页環境學院暨廣東省環境污染與健康重點實驗室博士研究生蘇杭、李慧珍副教授及其合作者等以吡蟲啉為例，探究了水生無脊椎動物對新煙堿的種間敏感性差異及動力學影響機制。首先，基于外暴露和内暴露毒性阈值（LC50和LR50），對比了四種生物對吡蟲啉的種間敏感性差異；其次，建立TK模型，解析了吡蟲啉在四種生物體内的吸收、分布和消除過程；最後，基于二室TK模型，定量區分了生物體内高度動态（不直接産生毒性）和産生毒性的吡蟲啉，為建立作用靶點毒性阈值提供有效數據和方法。研究結果顯示吡蟲啉對搖蚊的緻死率最高，其次為夾雜帶絲蚓、鈎蝦和大型溞。基于外暴露水濃度（LC50），吡蟲啉的種間敏感性差異達1000倍，而基于生物體内殘留（LR50），敏感性差異大幅度降低至50倍，突出了TK在種間敏感性中的關鍵作用。除大型溞外，一室TK模型無法準确模拟吡蟲啉在其他三種無脊椎動物體内的生物累積過程，建立的二室TK模型成功解決了這個問題。二室TK模型将生物體内的吡蟲啉劃分高度動态（highly dynamic, C1）和産生毒性（toxicologically available, C2）兩部分。物種敏感性與C2濃度顯著相關，基于C2濃度的毒性阈值（LR50C2），種間敏感性差異降至6倍，說明C2中吡蟲啉可能與毒性作用靶點煙堿乙酰膽堿受體（nAChR）結合并産生毒性，而C1中吡蟲啉并未與作用靶點結合，不直接産生毒性。
該二室TK模型定量解析了典型有機污染物的體内分布與毒性的關聯性，展示了建模方法在獲取作用靶點毒性阈值的潛力。明确物種間敏感性差異的動力學影響機制對預測種間生态效應、制定風險阈值以保護水生生物多樣性具有重要意義。
相關成果近期發表在Environmental Science & Technology（ES&T）上，本研究受到國家自然科學基金項目（No. 42277265、No. 41977343）資助。
Su, H., Zhang, Q., Wang, W.-X., Li, H.*, Huang, Z., Cheng, F., You, J., 2023. Two-compartmental toxicokinetic model predicts interspecies sensitivity variation of imidacloprid to aquatic invertebrates. Environmental Science & Technology.
論文鍊接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.3c01646
