单一污染暴露研究难以全面反映真实环境中污染物对生物体的复合毒理机制。镉、汞是水环境与土壤中广泛共存的持久性有毒重金属，采矿、化工废水排放常造成二者复合污染。相较于单一金属暴露，镉 - 汞共暴露可能引发更强协同氧化损伤，但现有毒理研究多聚焦于镉或汞的单独暴露，缺少多生物模型下原位可视化证据，尚未建立“重金属共暴露—活性氮爆发—细胞不可逆损伤”分子毒理研究体系。

过氧亚硝基（ONOO-）是一种强硝化活性氮中间体，也是氧化应激核心信号分子。然而，因其半衰期极短、体内浓度极低，长期以来缺少灵敏度高、专一性强且适合体内实时成像监测分析ONOO-的工具，这限制了对重金属诱导的复合毒理机理的深入解析。

针对以上问题，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带生态环境监测与健康研究组（陈令新研究团队）设计合成高特异性过氧亚硝基荧光探针Bcy-dpp，构建了镉-汞重金属复合污染模型，在细胞、斑马鱼、植物等生物体系实现了ONOO-的动态波动的原位可视化，揭示了镉-汞共暴露诱导活性氮爆发、线粒体损伤与细胞凋亡的协同分子毒理通路，完善了分子毒理理论，为重金属复合污染生态风险评估提供直观荧光检测工具。

图1 过氧亚硝基荧光探针及镉汞复合暴露模型应用

研究构建了巨噬细胞、肝细胞、斑马鱼幼体、鸡冠花幼苗四类生物模型，分别开展相对短期高浓度急性暴露、相对长期低浓度慢性暴露、单一/复合梯度对照实验。结合共聚焦荧光成像、流式细胞凋亡与线粒体膜电位定量分析（图2），主要发现如下：

单一暴露效应：镉、汞暴露均可诱导细胞内ONOO-浓度剂量依赖性上升；同等浓度下，汞诱导活性氮爆发强度显著高于镉，线粒体损伤与细胞凋亡程度更严重。

复合暴露协同效应：总金属浓度相同条件下，混合处理组ONOO-荧光信号远高于单一金属组，活性氮大量累积加剧硝化氧化损伤，线粒体膜电位大幅下降，早晚期凋亡细胞比例显著提升，表明镉汞复合暴露存在明显协同毒性

多体系验证：细胞、斑马鱼、植物根系成像结果均一致验证了上述协同毒理规律。

图2 细胞层面不同暴露条件下成像与流式分析

该研究构建了镉汞共暴露、活性氮爆发、氧化硝化损伤三者关联的毒理模型，通过监测镉汞暴露模型中活性分子的波动变化，揭示了分子、活体层面的作用机制，为研究重金属复合污染暴露毒理效应、解析“污染与健康”之间的复杂关系提供了理论研究依据和技术支持。

研究成果发表在国际期刊 Journal of Hazardous Materials。文章第一作者是烟台海岸带所博士研究生谭江坤，共同通讯作者为张良伟副研究员、尤进茂教授、陈令新研究员。该工作得到国家自然科学基金、山东省泰山学者计划、中央引导地方科技发展专项基金及山东省重大科技创新工程的支持。

论文信息：

Jiangkun Tan, Liangwei Zhang*, Yunqing Wang, Xiaoyan Wang, Hongdan Wang, Ping Liu, Li Zhang, Jinmao You*, Bing Yan, Lingxin Chen*. 2026. Reactive nitrogen species-driven oxidative and nitrative damage underlying cadmium/mercury co-exposure: A multimodal fluorescent visualization study. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.143067