網絡數據監測手衛生及三氯生對小球藻光合作用的影響

王麗燕 胡長偉 朱志紅 張小平 沈鵬 朱建剛 楊茂憲

手衛生是醫療感染防控中的重要措施［1］。在公共衛生領域，洗手液和消毒濕巾被廣泛采用。隨著移動網絡的普及，人們習慣在線尋求疫情信息以及購買防護產品［2］。COVID-19的爆發進一步推動了洗手液使用量的增長。雖然互聯網數據已逐漸成為監測輿情變化和研究疾病趨勢的重要工具，但關于公眾對手衛生興趣的數據研究仍相對匱乏［3-4］。洗手液中的細菌抑制劑三氯生（Triclosan，TCS）在廢水處理過程中的去除率低，大部分進入天然水體或殘留在污泥中，對環境和生物鏈形成影響［5］。TCS在魚類、甲殼類、藻類等水生生物中積累，可能導致遺傳和生殖毒性，從而增加生態風險［6］。值得注意的是，微藻作為水生生物鏈的主要生產者，對TCS表現出特別的敏感性［7-8］。TCS會對微藻的光合作用產生抑制效果，與暴露濃度和時間相關，但其具體機制尚不明確［9］。本研究將基于互聯網數據，對比COVID-19爆發前后公眾對手衛生的關注度和洗手液的需求變化，并模擬洗手液中的TCS進入自然水體的生態影響，進一步探究TCS對微藻光合效率、光吸收、電子轉移和能量耗散的影響，以期揭示TCS對微藻光合作用的具體影響機制。

1 材料與方法

1.1 流行病學數據獲取 在疫情初期，COVID-19缺少統一名稱。基于BDI算法，及對疫情期間公眾討論話題的研究，用關鍵詞如：“肺炎”、“新型冠狀病毒”、“洗手”、“洗手液”、“三氯生”、“洗手液+方法”，“洗手液+價格”等進行中文檢索。使用百度數據庫（http：//index.baidu.com），收集2019年1月至2022年10月百度指數的關鍵詞趨勢數據。

1.2 實驗材料 采用純度97%的2，4，4′-三氯-2-羥基二苯醚（TCS，CAS號3380-34-5），由上海麥克林生化科技提供。以二甲基亞砜配制50 mg/L和100 mg/L的TCS母液。小球藻（Chlorella sp，FACHB-8）購自中科院水生所淡水藻種庫，在光照培養箱內進行培養。培養條件：光照85～90 μmol/（m2·s），光暗比12 h：12 h，溫度（25±0.5）℃。每周更換一半培養液。

1.3 急性毒性試驗 參考OECD標準方法，進行TCS對小球藻的急性毒性試驗［10］。小球藻初始細胞密度為5×104cells/mL，每瓶添加150 mL藻液。添加不同濃度的TCS母液，終濃度為0、0.1、0.25、0.5、1、2.5和5 mg/L，每種濃度設5個平行。將三角瓶放入培養箱，培養96 h，每天搖動三次。每24 h測定一次藻液的OD680值。利用公式y=3.8562x（R2=0.9991）計算藻液細胞密度（cells/mL），y和x分別為細胞密度和OD680值。計算小球藻的比生長率：其中μi-j是時間i到j（d）的比生長率；Xi是時間i（d）的細胞密度（cells/mL）；Xj是時間j（d）的細胞密度（cells/mL）。1.4 TCS對小球藻的生長抑制試驗 基于96 h急性毒性試驗結果，確定TCS的IC10、IC30和IC50三個濃度，設空白對照組、IC10組、IC30組和IC50組四個組別，開展小球藻生長抑制試驗。試驗條件與急性毒性試驗相同，周期96 h。每24 h測定藻液OD680值換算為細胞密度，并在TCS暴露的24 h、48 h和96 h測定小球藻葉綠素熒光參數。

1.5 光合參數測定 使用藻類葉綠素熒光測定儀（AP-C100，捷克Brno公司）測定葉綠素熒光參數。測定前，藻液暗適應10 min后搖勻，取3 mL藻液測定小球藻OJIP參數。對FV/FM、PIABS等12個參數進行對比分析，詳見表1。

表1 本研究所選取的葉綠素熒光參數及其含義

1.6 統計學方法 采用SPSS 18.0軟件進行統計分析。計量資料以（）表示，多組間比較采用單因素分析方差（ANOVA），兩組間比較采用SNK法，數據以雷達圖形式表示。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 全國百度指數的變化趨勢 2019年1月1日至12月31日，公眾對“肺炎”的搜索整體日均值為5,839，“七步洗手法”、“洗手七步法”的搜索整體日均值為0；2020年1月1日至2020年7月31日，“肺炎”的搜索日均值飆升至85,974，趨勢隨疫情發生迅速呈現峰值，并迅速降低；2020年8月1日至2022年10月31日，其日均值為5,637。COVID-19疫情發生前，“新型肺炎”、“新型冠狀病毒”、“新冠肺炎”、“新型冠狀病毒肺炎” 搜索整體日均值為0；COVID-19疫情發生后，其搜索量激增；“洗手”、“洗手液”、“洗手歌”、“三氯生”、“七步洗手法”、“洗手七步法”、“洗手液+方法”、“洗手液+價格”、“洗手液+品牌”、“洗手液+廠家”、“洗手液+使用方法”搜索量也大增，峰值后緩慢下降。2021年11月“洗手液”、“洗手液+價格”、“洗手液+品牌”、“洗手液+廠家”、“洗手液+使用方法”搜索量再次急劇增加，變化趨勢相似。

2.2 TCS對小球藻的96 h急性毒性 TCS對小球藻的96 h急性毒性結果顯示，TCS對小球藻的抑制濃度IC10的平均值為0.16 mg/L［95%置信區間（CI）0.01～0.31 mg/L］、IC30平均值為0.34 mg/L（95%CI=0.09～0.59 mg/L），IC50的平均值為0.55 mg/L（95%CI=0.27～1.16 mg/L），表明TCS對小球藻有較高毒性。

2.3 TCS對小球藻的生長和光合效率的影響 使用IC10、IC30和IC50濃度的TCS暴露小球藻，其生長表現為劑量-反應關系。24 h暴露后，與對照組比較，各處理組小球藻的FV/FM顯著降低（P＜0.05）；48 h后，FV/FM隨TCS濃度增加而降低（P＜0.05）；96 h后，各處理組FV/FM高于對照組（P＜0.05），提示小球藻對TCS壓力產生適應性，光合效率恢復并受TCS刺激提升。24 h暴露后，IC30和IC50組的PIabs顯著低于對照組和IC10組（P＜0.05）；48 h后，所有處理組PIabs隨TCS濃度增加而降低（P＜0.05）；96 h后，IC30組PIabs升高（P＜0.05），而IC50組低于IC30組（P＜0.05）。見圖1、2。

圖1 小球藻在不同濃度TCS脅迫下的96 h生長曲線

圖2 不同濃度的TCS脅迫下小球藻FV/FM（A）和PIabs（B）的變化。注：與對照組比較，aP＜0.05；與IC10組比較，bP＜0.05；與IC30組比較，cP＜0.05

2.4 不同濃度的TCS脅迫下小球藻葉綠素熒光參數的變化 24 h暴露后，IC30和IC50組小球藻的Mo、N、Sm顯著升高（P＜0.05），但IC50組與IC30組比較無顯著差異。同樣的情況在48 h暴露后也觀察到。而在96 h暴露后，各處理組小球藻的Mo、N、Sm與對照組相比未見顯著差異（見圖3）。經24 h暴露后，與對照組比，IC10、IC30和IC50組小球藻的ΨO、ΦEO顯著下降，ΦDo升高（P＜0.05）；IC10組的ABS/RC、TRO/RC和ETO/RC下降，DIO/RC升高（P＜0.05）；IC30和IC50組的ABS/RC、TRO/RC和ETO/RC與IC10組比有顯著升高（P＜0.05）；與IC30比較，IC50組的這些參數有所下降（P＜0.05）；經48 h暴露后，所有處理組小球藻的ΨO、ΦEO下降，ΦDO升高（P＜0.05）；且ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC和DIO/RC顯著升高，呈劑量效應關系（P＜0.05）；96 h后，所有參數在各組間未見顯著差異。見圖4。

圖3 不同濃度的TCS脅迫下小球藻MO、Sm和N三個參數的變化。注：與對照組比較，aP＜0.05；與IC10組比較，bP＜0.05；與IC30組比較，cP＜0.05

圖4 不同濃度的TCS脅迫下小球藻ΨO等7個參數的變化

3 討論

COVID-19疫情引發了廣泛對手衛生信息如洗手和洗手液的關注。隨著洗手液使用增多，環境中TCS的釋放也增多。本研究中TCS在初始暴露階段通過抑制小球藻的電子轉移促進能量耗散，影響光合效率。經過96 h的TCS暴露，小球藻通過調節光合作用顯示出耐受性，恢復正常光合效率。

作者使用“洗手液”等網絡數據顯示，COVID-19疫情提高了公眾的手衛生意識，與洗手液相關的搜索量在疫情爆發或新變異株出現時激增。百度指數等網絡數據可以在監測COVID-19疫情和其他傳染病的時間上能夠較好地擬合［11-12］。調查顯示，21.34%的電商銷售的洗手液含TCS。與疫情前相比，洗手頻率及洗手液使用增加，可能導致環境中TCS釋放增多，引發健康風險［13］。

微藻對TCS的敏感度最高，慢性毒性值為1.4～3.5 μg/L［14］。本研究中TCS濃度＞0.16 mg/L時對小球藻產生急性毒性。小球藻暴露于TCS 48 h后，光合效率隨TCS濃度增加而明顯降低，表明TCS抑制其光合效率。然而，96 h后光合效率恢復，顯示小球藻適應了TCS脅迫。PIabs是更準確的光合系統狀態指標，能反映污染物或環境條件對單位反應中心的影響［15］。48 h時，小球藻在IC50處理組的PIabs抑制率超過FV/FM抑制率，表明TCS抑制了小球藻反應中心，增強能量耗散，降低光合效率。96 h時小球藻增加了PSII中QA還原的能量和開關次數，加快電子傳遞速度，恢復光合效率。這可能源于微藻調整自身以應對環境壓力。本研究只關注TCS，未考慮其他可能的壓力因素，因此，TCS在復雜環境中的生態影響需要進一步研究。

COVID-19疫情提高了公眾對手衛生的關注，可能增加了環境中TCS的釋放。TCS對小球藻有毒性，但小球藻可以調整自身以應對。未來需要進一步研究TCS在復雜環境下的生態影響。