网络数据监测手卫生及三氯生对小球藻光合作用的影响

王丽燕 胡长伟 朱志红 张小平 沈鹏 朱建刚 杨茂宪

手卫生是医疗感染防控中的重要措施［1］。在公共卫生领域，洗手液和消毒湿巾被广泛采用。随着移动网络的普及，人们习惯在线寻求疫情信息以及购买防护产品［2］。COVID-19的爆发进一步推动了洗手液使用量的增长。虽然互联网数据已逐渐成为监测舆情变化和研究疾病趋势的重要工具，但关于公众对手卫生兴趣的数据研究仍相对匮乏［3-4］。洗手液中的细菌抑制剂三氯生（Triclosan，TCS）在废水处理过程中的去除率低，大部分进入天然水体或残留在污泥中，对环境和生物链形成影响［5］。TCS在鱼类、甲壳类、藻类等水生生物中积累，可能导致遗传和生殖毒性，从而增加生态风险［6］。值得注意的是，微藻作为水生生物链的主要生产者，对TCS表现出特别的敏感性［7-8］。TCS会对微藻的光合作用产生抑制效果，与暴露浓度和时间相关，但其具体机制尚不明确［9］。本研究将基于互联网数据，对比COVID-19爆发前后公众对手卫生的关注度和洗手液的需求变化，并模拟洗手液中的TCS进入自然水体的生态影响，进一步探究TCS对微藻光合效率、光吸收、电子转移和能量耗散的影响，以期揭示TCS对微藻光合作用的具体影响机制。

1 材料与方法

1.1 流行病学数据获取 在疫情初期，COVID-19缺少统一名称。基于BDI算法，及对疫情期间公众讨论话题的研究，用关键词如：“肺炎”、“新型冠状病毒”、“洗手”、“洗手液”、“三氯生”、“洗手液+方法”，“洗手液+价格”等进行中文检索。使用百度数据库（http：//index.baidu.com），收集2019年1月至2022年10月百度指数的关键词趋势数据。

1.2 实验材料 采用纯度97%的2，4，4′-三氯-2-羟基二苯醚（TCS，CAS号3380-34-5），由上海麦克林生化科技提供。以二甲基亚砜配制50 mg/L和100 mg/L的TCS母液。小球藻（Chlorella sp，FACHB-8）购自中科院水生所淡水藻种库，在光照培养箱内进行培养。培养条件：光照85～90 μmol/（m2·s），光暗比12 h：12 h，温度（25±0.5）℃。每周更换一半培养液。

1.3 急性毒性试验 参考OECD标准方法，进行TCS对小球藻的急性毒性试验［10］。小球藻初始细胞密度为5×104cells/mL，每瓶添加150 mL藻液。添加不同浓度的TCS母液，终浓度为0、0.1、0.25、0.5、1、2.5和5 mg/L，每种浓度设5个平行。将三角瓶放入培养箱，培养96 h，每天摇动三次。每24 h测定一次藻液的OD680值。利用公式y=3.8562x（R2=0.9991）计算藻液细胞密度（cells/mL），y和x分别为细胞密度和OD680值。计算小球藻的比生长率：其中μi-j是时间i到j（d）的比生长率；Xi是时间i（d）的细胞密度（cells/mL）；Xj是时间j（d）的细胞密度（cells/mL）。1.4 TCS对小球藻的生长抑制试验 基于96 h急性毒性试验结果，确定TCS的IC10、IC30和IC50三个浓度，设空白对照组、IC10组、IC30组和IC50组四个组别，开展小球藻生长抑制试验。试验条件与急性毒性试验相同，周期96 h。每24 h测定藻液OD680值换算为细胞密度，并在TCS暴露的24 h、48 h和96 h测定小球藻叶绿素荧光参数。

1.5 光合参数测定 使用藻类叶绿素荧光测定仪（AP-C100，捷克Brno公司）测定叶绿素荧光参数。测定前，藻液暗适应10 min后摇匀，取3 mL藻液测定小球藻OJIP参数。对FV/FM、PIABS等12个参数进行对比分析，详见表1。

表1 本研究所选取的叶绿素荧光参数及其含义

1.6 统计学方法 采用SPSS 18.0软件进行统计分析。计量资料以（）表示，多组间比较采用单因素分析方差（ANOVA），两组间比较采用SNK法，数据以雷达图形式表示。P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 全国百度指数的变化趋势 2019年1月1日至12月31日，公众对“肺炎”的搜索整体日均值为5,839，“七步洗手法”、“洗手七步法”的搜索整体日均值为0；2020年1月1日至2020年7月31日，“肺炎”的搜索日均值飙升至85,974，趋势随疫情发生迅速呈现峰值，并迅速降低；2020年8月1日至2022年10月31日，其日均值为5,637。COVID-19疫情发生前，“新型肺炎”、“新型冠状病毒”、“新冠肺炎”、“新型冠状病毒肺炎” 搜索整体日均值为0；COVID-19疫情发生后，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+价格”、“洗手液+品牌”、“洗手液+厂家”、“洗手液+使用方法”搜索量也大增，峰值后缓慢下降。2021年11月“洗手液”、“洗手液+价格”、“洗手液+品牌”、“洗手液+厂家”、“洗手液+使用方法”搜索量再次急剧增加，变化趋势相似。

2.2 TCS对小球藻的96 h急性毒性 TCS对小球藻的96 h急性毒性结果显示，TCS对小球藻的抑制浓度IC10的平均值为0.16 mg/L［95%置信区间（CI）0.01～0.31 mg/L］、IC30平均值为0.34 mg/L（95%CI=0.09～0.59 mg/L），IC50的平均值为0.55 mg/L（95%CI=0.27～1.16 mg/L），表明TCS对小球藻有较高毒性。

2.3 TCS对小球藻的生长和光合效率的影响 使用IC10、IC30和IC50浓度的TCS暴露小球藻，其生长表现为剂量-反应关系。24 h暴露后，与对照组比较，各处理组小球藻的FV/FM显著降低（P＜0.05）；48 h后，FV/FM随TCS浓度增加而降低（P＜0.05）；96 h后，各处理组FV/FM高于对照组（P＜0.05），提示小球藻对TCS压力产生适应性，光合效率恢复并受TCS刺激提升。24 h暴露后，IC30和IC50组的PIabs显著低于对照组和IC10组（P＜0.05）；48 h后，所有处理组PIabs随TCS浓度增加而降低（P＜0.05）；96 h后，IC30组PIabs升高（P＜0.05），而IC50组低于IC30组（P＜0.05）。见图1、2。

图1 小球藻在不同浓度TCS胁迫下的96 h生长曲线

图2 不同浓度的TCS胁迫下小球藻FV/FM（A）和PIabs（B）的变化。注：与对照组比较，aP＜0.05；与IC10组比较，bP＜0.05；与IC30组比较，cP＜0.05

2.4 不同浓度的TCS胁迫下小球藻叶绿素荧光参数的变化 24 h暴露后，IC30和IC50组小球藻的Mo、N、Sm显著升高（P＜0.05），但IC50组与IC30组比较无显著差异。同样的情况在48 h暴露后也观察到。而在96 h暴露后，各处理组小球藻的Mo、N、Sm与对照组相比未见显著差异（见图3）。经24 h暴露后，与对照组比，IC10、IC30和IC50组小球藻的ΨO、ΦEO显著下降，ΦDo升高（P＜0.05）；IC10组的ABS/RC、TRO/RC和ETO/RC下降，DIO/RC升高（P＜0.05）；IC30和IC50组的ABS/RC、TRO/RC和ETO/RC与IC10组比有显著升高（P＜0.05）；与IC30比较，IC50组的这些参数有所下降（P＜0.05）；经48 h暴露后，所有处理组小球藻的ΨO、ΦEO下降，ΦDO升高（P＜0.05）；且ABS/RC、TRO/RC、ETO/RC和DIO/RC显著升高，呈剂量效应关系（P＜0.05）；96 h后，所有参数在各组间未见显著差异。见图4。

图3 不同浓度的TCS胁迫下小球藻MO、Sm和N三个参数的变化。注：与对照组比较，aP＜0.05；与IC10组比较，bP＜0.05；与IC30组比较，cP＜0.05

图4 不同浓度的TCS胁迫下小球藻ΨO等7个参数的变化

3 讨论

COVID-19疫情引发了广泛对手卫生信息如洗手和洗手液的关注。随着洗手液使用增多，环境中TCS的释放也增多。本研究中TCS在初始暴露阶段通过抑制小球藻的电子转移促进能量耗散，影响光合效率。经过96 h的TCS暴露，小球藻通过调节光合作用显示出耐受性，恢复正常光合效率。

作者使用“洗手液”等网络数据显示，COVID-19疫情提高了公众的手卫生意识，与洗手液相关的搜索量在疫情爆发或新变异株出现时激增。百度指数等网络数据可以在监测COVID-19疫情和其他传染病的时间上能够较好地拟合［11-12］。调查显示，21.34%的电商销售的洗手液含TCS。与疫情前相比，洗手频率及洗手液使用增加，可能导致环境中TCS释放增多，引发健康风险［13］。

微藻对TCS的敏感度最高，慢性毒性值为1.4～3.5 μg/L［14］。本研究中TCS浓度＞0.16 mg/L时对小球藻产生急性毒性。小球藻暴露于TCS 48 h后，光合效率随TCS浓度增加而明显降低，表明TCS抑制其光合效率。然而，96 h后光合效率恢复，显示小球藻适应了TCS胁迫。PIabs是更准确的光合系统状态指标，能反映污染物或环境条件对单位反应中心的影响［15］。48 h时，小球藻在IC50处理组的PIabs抑制率超过FV/FM抑制率，表明TCS抑制了小球藻反应中心，增强能量耗散，降低光合效率。96 h时小球藻增加了PSII中QA还原的能量和开关次数，加快电子传递速度，恢复光合效率。这可能源于微藻调整自身以应对环境压力。本研究只关注TCS，未考虑其他可能的压力因素，因此，TCS在复杂环境中的生态影响需要进一步研究。

COVID-19疫情提高了公众对手卫生的关注，可能增加了环境中TCS的释放。TCS对小球藻有毒性，但小球藻可以调整自身以应对。未来需要进一步研究TCS在复杂环境下的生态影响。