锂在生态环境中的安全应用及影响审查与重新构想

环境科学与生态技术15（2023）100252审查重新构想锂在生活环境中的安全应用及其对人类，动物和植物系统的影响Noman Shakoora，1，Muhammad Adeelb，*，1，Muhammad Arslan Ahmadc，Muhammad Zaind，Usman Waheede，Rana Arsalan Javaidf，Fasih UllahHaiderg，ImranAzeema，PingfanZhoua，YuanboLia，GhulamJilanih，MingXub，Jo€ rg Rinklebei，**，Yukui Ruia，*a中国农业大学资源与环境科学学院农田土壤污染防治与修复北京市重点实验室，北京，100193b珠海市唐家湾金丰路18号北京师范大学自然科学高级研究院，北京大学-香港科技大学绿色创新实验室中国广东省珠海市c深圳大学生命科学与海洋学院，深圳，518060dLakki Marwat大学植物系，KP，28420，巴基斯坦兽医动物科学大学病理学系，Jhang-campus，Lahore，54000，Pakistan&f巴基斯坦伊斯兰堡国家农业研究中心作物科学研究所g中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室中国广州，邮编：510650h PMAS干旱农业大学土壤科学研究所，拉瓦尔品第，46300，巴基斯坦i伍珀塔尔大学建筑与土木工程学院，基础工程研究所，水和废物管理，土壤和地下水管理实验室，Pauluskirchstraße 7，42285，德国我的天啊N F O文章历史：接收日期：2022年8月5日接收日期：2023年2023年2月13日接受保留字：锂植物健康土壤生态人类健康阈值水平A B S T R A C T由于锂在现代电子工业中的迅速扩散，锂在环境中的普遍分布日益受到关注Li神秘地进入陆地食物链引发了许多问题和不确定性，可能对生物区系构成严重威胁。我们研究了现有已发表的关于全球锂资源进展的文章，与植物的相互作用，以及与生物体，特别是人类和动物的可能参与。全球范围内，Li浓度（10e300mg kg-1），其污染水平随时间和空间的变化而变化。Li的高迁移性导致植物中Li的高积累，但Li在植物中的作用机制和特异性尚不清楚。仍然未知。我们的评估揭示了锂水平和生物群健康之间的因果关系。例如，较低的锂摄入量（血清中<0.6mM）会导致精神障碍，而较高的摄入量（血清中> 1.5 mM）会诱导人类和动物的甲状腺、胃、肾和生殖系统功能障碍。然而，在环境combustion中关于Li监管标准存在严重的知识缺口，并且需要机械方法来揭示其后果。此外，需要积极努力确定动物、植物和人类正常功能所需的最佳锂水平。本综述旨在重振李氏研究的现状，并确定关键的知识差距，以应对最近数字革命期间李氏面临的巨大挑战。此外，我们提出了克服锂问题的途径，并制定了有效，安全和可接受的应用策略。©2023作者出版社：Elsevier B.V.代表中国环境科学学会这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。*通讯作者。**通讯作者。*通讯作者。电子邮件地址：chadeel969@gmail.com（M.Adeel），rinklebe@uni-wuppertal.de（J. Rinklebe），ruiyukui@163.com（Y. Rui）。[1]这些作者对这项工作作出了同样的贡献。1. 介绍锂（Li），也被称为白金，是现代“绿色”电池的关键组成部分在全球范围内，锂产量在2021年达到10万公吨，比2010年增长256%（USGShttps://doi.org/10.1016/j.ese.2023.1002522666-4984/©2023作者。由Elsevier B.V.代表中国环境科学学会、哈尔滨工业大学、中国环境科学研究院出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表环境科学与生态技术期刊主页：www.journals.elsevier.com/environmental-science-and-www.example.comN. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）10025222012 e 2022）（Fig. 1 a和b），其中74%用于为电子产品和电动汽车提供动力的可充电锂离子电池[2]。一方面，对锂的需求飙升导致其供应呈指数级增长;另一方面，电子废物越来越多地导致土壤受到锂离子或Li2 O的污染[3]。润滑脂占总锂的4%工业应用[4]，并通过道路径流。另外14%用于陶瓷和玻璃生产，最终进入城市垃圾/土地填埋场（图1c）[5]。即使是人体摄入的锂，也会在24小时内通过肾脏排出，并排入污水[6]。环境和食品中锂的高度可变浓度对动物和人类健康具有有害影响[7，8]，并对监管机构提出了越来越大的挑战。锂是一种非必需的微量营养素，但缺乏锂会导致攻击性行为、自杀倾向、双相或单极紊乱和急性躁狂。锂缺乏会改变家畜的产奶量和繁殖模式[9]。解释这些事件的确切机制尚不清楚。当在血液中以高剂量（约17.5和 24 mg L-1）存在时，Li诱导vi-恶心，损害和肾脏问题;而超过24 mg L-1时，可引起心脏骤停和昏迷[10]。LiCl毒性直接影响睾丸组织功能，导致男性推断-通过类固醇生成和精子生成受损而丧失活力[11]。Li在鱼的大脑、鳃和肾脏中积累，这可能对食物链构成风险[12]。植物体内Li的浓度通常在0.2 ~ 30 mg kg-1之间，这是由于植物对Li的优先吸收或排斥所致。Li de的生物富集性-取决于植物种类和它们被栽培的位置[13]。Thibon等人[12]报道了Li在脑（0.34 mg kg-1）、鳃（0.26 mg kg-1）、肾（0.15 mg kg-1）、肝（0.15mg kgFig. 1. a，2020年不同国家锂资源总量（公吨）。b，2010年至 2020年期间全球锂矿产量。c，过去十年全球市场消费量（%）[4，19e21]。(0.07鱼类肌肉（0.06mg kg-1）。此外，正常人体中Li的含量为约7.0 mg [14]。关于Li在生物系统中的作用的各种报告为此，最近的研究已经描述了当前锂的供应[15]，土壤和水中的锂离子在修复策略[7]，锂的益处和膳食摄入量，以及锂在作物中的作用[16，17]。Bolan等人。[18] brie briey概述了活生物体中较高Li水平的潜在影响。尽管取得了相当大的进展，但暴露于临界浓度的锂和相关的健康风险仍然很少探索。首先，应比较不同环境区划中锂的丰度第二，应该建立一个全面的框架来解决锂对人类和动物的影响。本综述强调了锂对土壤、植物、动物和人类健康的影响，突出了生命科学和环境研究领域的研究人员感兴趣的领域。这项研究解决了自然和人为的来源，消费，命运，和物种的李。 对于每个环境分区，该研究确定了未来研究应该填补的关键空白。特别是，该综述讨论了锂与动物和人类的相互作用，以及每日摄入锂的有益和毒性作用。最后一节指出了锂在现代数字设备中的新兴用途，以及旨在最大限度地减少锂对生物体的致命后果的未来路线图，从而确保更可持续的增长。2. 锂在土壤中的积累和迁移土壤中锂的含量因矿物类型和岩石成分、碱-酸氧化还原过程中生成的自生矿物的存在以及表生区[8]。据报道，不同农业土壤中的锂浓度分别为0.01e160 mgkg-1 [19]和7e 200 mg kg-1 [20]（表S1）。 在中国（北京），农业土壤中的锂污染范围在17.11和38.50 mg kg-1 之 间[21]（图10）。2）。北欧土壤中的锂含量相对较低（中位数为6.4 mg kg-1），而南欧土壤中的锂含量较高（中位数为15 mg kg-1）[22]。在罗马尼亚，锂含量从7到200 mg kg-1不等 [23，24]。此外，锂的积累取决于土壤pH值，酸性土壤促进锂的溶解度，更高的锂含量[10]。几种Li组分被整合到沉积物和土壤组分中，每种组分的特征在于不同的相互作用模式和流动性[25]。在土壤和沉积物基质中发现的锂形成可交换（主要是碳酸盐相），可还原（Mn/Fe氢氧化物），可氧化（有机物和硫化物）和残留部分（硅酸盐相）[26]。可交换馏分的Li浓度最低（2%），而残留馏分的Li浓度最高（59和 84%）[27]。可还原态和可氧化态分别占总Li的3e28%和1e5%。李很容易被植物吸收，从那里进入食物链[10]。一些国家报告了锂盐浓度升高，但没有农业土壤的数据（表S1）。3. 土壤中Li的归宿和形态Li的命运取决于土壤的物理特性，如体积密度，质地，颜色和渗透性[28]。锂的富集受粘土浓度和母体材料背景锂含量的调节[29]。粘土部分比有机部分含有更多的Li，并且表层土壤比下层含有更少的Li[20]。在氧化过程中，Li从母质释放到粘土中，粘土被矿物氧化物或有机物固定，N. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）1002523¼[27].生长介质中的离子活性与植物中的Li有效性和微量金属含量呈反比关系[37]。根分泌物是光合作用的次级产物;它们包括多糖、糖、氨基酸、肽、蛋白质和有机酸[38]。特别是，柠檬酸和苹果酸通过结合和螯合金属来保护植物根部免受Li毒性的影响[10]。未来的研究应侧重于根际微生物群落在土壤生态系统中可持续调节锂生物利用度的作用，并评估其与土壤pH值，容重，质地，成分，有机质和根系分泌物在酸性和碱性土壤中的关系。4. 锂在土壤生态中4.1. 土壤无脊椎动物对锂的响应图2. 概述了土壤中锂的自然和人为来源，以及锂离子的命运和形态。向上的箭头（[]）表示高水平或增加，向下的箭头（Y）表示低水平或减少，虚线箭头表示由各种环境因素引起的Li的移动，虚线圆圈表示Li对阳离子的置换（阳离子交换容量），问号（？）强调现有的知识差距。在磷酸盐岩中积累[7]。土壤中交换性Li与土壤粘粒浓度之间存在正相关关系;然而，水溶性Li与粘粒含量之间存在负相关关系[30]。在山麓土壤中，交换性Li和粘粒之间存在微弱但显著的相关性（r20.623）。在铝硅酸盐风化过程中，由于Li和Mg的离子半径相似且与主离子配位较弱，事实上，Li可以有效地取代其他金属离子，如K+，Na+，Mg+和Ca+，因为它对粘土的高度亲和力相似的半径和相当的极化强度[31，32]。更多-此外，稀有元素可以在固溶体中、在包裹体产物中、在结构空腔或空隙中、在吸附相中以及作为机械混合杂质与矿物缔合[7]。富含粘土的土壤往往具有更高的阳离子交换能力[33]，这提高了锂的可用性，但降低了必需矿物质的可用性（图34）。 2）。土壤中Li的有效性受pH值的影响[8]，低pH值具有积极影响。高浓度的锂显著增强土壤电导率[34]。土壤有机质是森林土壤中锂的主要吸附剂，其含量与土壤中锂的含量密切相关。即使在高度锂污染的土壤中，来自粪肥，堆肥，生物固体废物和作物残留物的有机投入也可以显着减少植物对锂的可用性[35]。最后，气候对锂的积累有一定的影响在干旱地区，溶解的锂会向上移动，并可能与易溶的硫酸盐、亚氯酸盐和硼酸盐一起沉淀在表层土壤中。这种土壤中的大量Li（例如，solonetz、solonchaks、prairie和kastanozems）有利于化学反应。在潮湿的气候区，Li很容易通过土壤剖面渗透下来[36]（图37）。 2）。酸性土壤中的Li生物利用度高于碱性土壤，这是由于Li溶解度增强以及通过分子伴侣形成Li-配体复合物的机会较少[35]。酸性土壤中阳离子结合位点的缺乏、表面负电荷的减少以及Li溶解度的增强可能有助于植物组织对Li的吸收[34]。离子强度、土壤交换位点、根表面交换位点以及其他离子的存在对Li吸收从地球化学的角度来看，Li是一种高流动性元素，这意味着环境和职业健康与安全风险升高[14]。某些锂化合物具有生物学相关性，尽管它们对生物体的毒性记录很少[7]。用50~ 5000m g L-1 LiCl对红腹原甲螺（Planorbis rubrum）和角叉原甲螺（Marisa cornuarietis）进行了7天的暴露试验。显示改变表皮的上皮细胞和粘液细胞，嗜碱性细胞引起不规则形状的纤毛，产生异常的消化细胞顶端，改变鳃中粘液的量，并导致肝胰腺消化细胞的有害肿胀。结果表明，LiCl对鳃、表皮、消化细胞、嗜碱性细胞、根尖和鳃的EC50值均无显著影响。cornuarietis分别为2523.9、220.8、967.6、231.8和1402.5mgL-1。Tam等人（2014）报告了线虫的寿命增加10%10 mM LiCl暴露后[40]。治疗C用LiCl（156 e 1000 m M）和Li 2 CO 3（47 e 3000 m M）处理线虫55小时，在> 1250 m M LiCl或> 750 m MLi 2 CO 3下，体长降低，在500 e 1000 m M LiCl下，后代数量显著减少37 e 85%，在1500 e 3000 m M Li 2 CO 3下，后代数量显著减少10 e 72%[41]（图10）。 3）。C.与对照组相比，发现线虫在暴露于10 mM LiCl 24小时后显著增加（12%），但随后在第8天（13%）和第14天（31%）下降[40]。在含312 e5000 mMLiCl或750 e3000 mMLi 2CO 3的培养基中生长，细胞色素P450（36个基因）、谷胱甘肽S-转移酶（10个基因）、脂质代谢（16个基因）、ABC转运蛋白（16个基因）和卵黄蛋白原（2个基因）相关基因的表达发生改变，表明Li对C. elegans[41]. Meisel和Kim [42]报道，15 mM LiCl可抑制神经系统中的磷酸酶二磷酸3-核苷酸酶，C. elegans，导致ASJ化学感觉神经元的选择性功能障碍，并在暴露的第四天对特定神经元产生选择性毒性（图3）。令人惊讶的是，费舍尔和莫尔纳（1997）报道，1 mg kg-1LiCl可导致体重显著下降（50%），而10mg kg-1 LiCl在暴露49天后，当LC50为70 mg kg-1时，可使赤子瓢虫的存活率减半[43]。锂对神经系统的影响及潜在的毒性机制需要全面的研究在大型生物中的研究，如C。线虫和蚯蚓。4.2.土壤微生物对锂微生物是陆地生态系统的主要参与者，因为它们在土壤生态中至关重要，并参与不同的生物化学碳和养分循环。 波特和伯诺特[44]研究了Li（0.05e10mgL-1）对微生物活性的影响，发现随着Li浓度的增加，对微生物的摄食率为8e27%，而对N. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）1002524×图三. 锂对土壤环境中的大型生物（蚯蚓、线虫和蜗牛）和微生物的有害影响示意图。向上的箭头（[）表示增加，向下的箭头（Y）表示减少，问号（？）强调现有的知识差距。在最高暴露水平（5或10mg L-1）土壤中微生物活动的减少可能会限制细菌的产生，这反过来又会破坏食物链的稳定，改变地球化学循环。Avila-Arias等人[3]报道，在暴露于51和474 mg kg-1的Li2 O纳米颗粒后，土壤DNA减少30 e45%，b-葡萄糖苷酶活性减少25e100%，脲酶活性增加28e50%。另一项研究报告了5 mg L-1 Li1/3 Ni1/3 Mn1/ 3Co1/3 O2纳米颗粒对代谢性呼吸的影响在革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌中，DNA损伤增加了109%[45]。近年来，在50~ 100 mg kg-1 LiCl污染的土壤中，施用抗锂细菌（Bacillus velezensis），可以抵消锂对高粱的毒害作用其结果是，叶片数增加了10 e15%的植物生长在与未处理土壤相比，细菌处理土壤[46]。需要更多的研究来确定负责降低锂毒性的细菌机制，并可能减轻锂对土壤环境的不利影响。活性氧、蛋白质和酶功能障碍的过度产生;硫醇和硫化铁簇的破坏;锂取代和食物摄取的阻碍;脂质过氧化;和DNA损伤都是由微生物细胞中过量的锂引起的有害反应。由于毒性，微生物和微生物群落因致突变性和/或细胞死亡而遭受不可逆的损害。5. 空气中的锂锂是易燃金属，突然暴露在空气中时可能会爆炸[47]。空气中的Li（LiOH）尘埃云可能在接触热量时爆炸。在潮湿的情况下，六氟砷酸盐有可能形成氟化氢，一种高度腐蚀性的气体[47]。然而，由于环境空气水平低（2e 4 ng m-3），从空气中吸入的Li可以忽略不计，但这取决于位置。例如，采矿公司需要750吨1.0吨锂[48]。在锂盐通过蒸发结晶的地方，空气中的锂含量可能更高[47]。此外，Li通过煤燃烧产生的可燃烧的灰颗粒进入大气。 平均Li全球煤中Li的浓度估计为12 mg kg-1 [49]，中国煤中Li的浓度最高（ 31.8 mg kg-1 ） [50] ， 其 次 是 美 国 （ 16 mg kg-1 ） [51] 。Schlesinger等人估计了煤燃烧残留物中的Li浓度，为372 mg kg-1[51，52]。先前的研究记录了火山灰颗粒释放到大气中，在表层土壤上沉积[52e 54]。Schlesinger等人估计，煤燃烧残留物中10%的Li被释放到大气中在颗粒形式，推断一全球李100万美元2019年55 10 9 g年-1（即，煤中10%的锂氧化物以火山灰气溶胶的形式逸出）[52]。另一方面，在在LIB的回收过程中，细颗粒被释放到空气系统中。这些细颗粒物可能对回收区工人的呼吸系统造成有害影响[55]。此外，其他化学品（例如，从回收电池中释放的多环芳烃（PAHs）可能会在大气中沉积在一起[56]。目前还没有关于开采和开采过程中锂在空气中聚集和沉积的详细研究。随着需求的增加，锂的提取可能会造成空气污染，迫切需要评估其对呼吸系统可能产生的毒性影响。6. 植物对锂的吸收、积累和转运根系是植物吸收Li的主要部位根据锂暴露(1) 改变上皮和粘液量(2) 改变骨髓细胞蜗牛(3)生物活动？体长繁殖不利影响自交结实生物活动？ATP水平微生物活性降低呼吸频率体重生殖？生物活动？DNA损伤死亡率铸造酶？改变的基因表达线粒体DNA有限的细菌种群生物活性？生物遗传标记？锂对真菌活性的影响？我我线虫蚯蚓微生物N. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）1002525一种假设是Li通过质外体进入根系，通过细胞壁运输到细胞，并可能通过部分开放的凯氏带到达木质部。根据第二种假设，Li在高Li浓度下通过蒸腾拉力进入根部[27]（图4），然后通过阳离子转运蛋白被动进入根毛细胞的内皮层，并通过胞间连丝进一步扩散到相邻细胞[57]。在锂应激的情况下，几种转运蛋白，如低亲和力阳离子转运蛋白、非选择性阳离子通道（NSCC）和高亲和力钾离子转运蛋白，参与锂的摄入[58]。在转运蛋白的帮助下进入根细胞后，Li在细胞质中积累，然后进入木质部，从那里到达叶片。在Li毒性下，NSCC通过降低胞浆Ca2+或增加胞浆活性氧来激活基于其他金属（Ca2+、K2+和Na2+）的运输，据信Li吸收通过NSCC介导的共质体途径发生。由于它可以取代Ca 2+和K 2+，Li通过被动电导进入细胞[59]（图10）。 4）。Li是否通过木质部或韧皮部转移到叶和芽中仍不清楚[27]。豪里拉克-诺瓦克等[60]报道，当暴露于50 mg L-1Li时，水培生长的太阳能植物幼苗中的Li积累量（3292 mgkg-1）高于玉米幼苗（695 mg kg-1）。此外，Antonkiewicz等人（2017）记录了在Li污染的营养液（32e 64 mg L-1）中生长时，玉米根中的Li积累（1211e 1733 mg kg-1）高于其他植物部位（茎中114e356 mg kg-1和叶中111e 408 mg kg-1）[61]。当用1000 mg L-1LiCl处理大叶罗汉松叶8、16、24和48 h时，叶缘处的Li浓度（1000ppm）比对照组中脉[62]，表明木质部而不是韧皮部将Li从根带到芽。此外，锂的积累似乎取决于其在土壤中的浓度，以及植物部位的类型和转运因子。一旦它被转移到芽中，Li必须储存在不同的细胞器中，决定其耐受性。Li的区域化是其耐受性的一个重要指标。积累锂的物种，如剑叶罗布麻见图4。根细胞向地上部吸收、转运锂的机理及植物细胞对锂的固定。Li通过共质体或质外体途径进入根细胞在共质体途径中，各种阳离子转运蛋白，如低亲和力阳离子转运蛋白1（LCT 1）、非选择性阳离子通道（NSCC）和高亲和力钾离子转运蛋白，1（HKT1）存在于质膜，可能有助于吸收和运输锂到木质部NSCC被活性氧（ROS）激活，其积累由Li毒性诱导，但被抗氧化酶如抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性抑制。venetum可以耐受高达25 mg L-1的 LiCl，这相当于该物种中总Li含量的72%[63e65]。Jiang等[66]报道了 A.土壤Li含量（50 ~ 400 mg kg-1）。A. 委内瑞拉可以作为研究的模式生物植物系统中的Li活性Qiao等人 [63]发现，在可溶性组分中检测到的Li含量最高（45 e72%），其次是细胞壁（14 e29%），质体（4e12%），核（4 e9%）和线粒体（1 e4%）。在含有25 mg·L-1LiCl的水培培养基中培养。然而，驱动Li从胞质溶胶移动到液泡的力仍然未知，指出需要进一步研究锂在亚细胞水平上的积累。6.1. 锂对植物生长发育虽然它不是植物的必需矿物质，但Li影响一些盐生植物的生长和代谢。其在植物中的积累取决于土壤中Li离子的浓度，如在水培培养基中暴露于15和50 mM LiCl时烟草（Nicotiana tabacum）卷曲和坏死病变的不同强度所示，并且总体毒性> 50 mM LiCl [67]。Kava- nagh等人[68]在锂污染土壤（20e 1000 mg L-1）中种植了34种芸苔属植物，以研究锂的积累。初始筛选显示9个物种的发芽率超过90%，甘蓝型油菜和甘蓝型油菜对Li的积累量最大，分别为2590和3091 mgkg-1。因此，有人提出，1吨植物生物质可能产生0.26公斤的锂[68]。Li等人[69]观察到60 mM Li时埃塞俄比亚芥幼苗生长更快，但叶绿素含量显著降低（40e80%），大于60 mM时生长受阻。Hawrylak-Nowak等人[60]研究了2.5e 100 mg L-1 LiCl或LiOH对莴苣（Lactuca sativa）植物的影响，发现2.5 mg L-1 LiOH时地上部和根部生物量显著较高（62%），但20e 50 mg L-1时显著较低LiOH（19e 69%）和LiCl（13e 58%）;而100 mg L-1完全抑制生长。鉴于土壤中锂污染的稳定增长，对天然锂修复的需求变得越来越有吸引力。 Jiang等人 [70] A. 威尼斯提供了一个很好的植物-10和15 mg·kg-1的LiCl能显著增加叶片干重（ 24e33%）、茎干(20e26%）和根（29e 44%）。然而，在较高剂量（20和25 mg kg-1）下，这些增量有限。叶面施锂使大豆籽粒产量在45.7mg kg-1 Li2SO4时提高10.73%，但在120 mg kg-1 Li 2SO4时降低20%，在120mg kg-1 LiOH时降低49%[71]。此外，叶面喷施10和 40 mg kg-1LiOH和Li2 SO4，在低至中等浓度（20和30 mg kg-1）下，莴苣根干重分别增加31%和18%，而在40 mg kg-1 下 ，显著减少（22%）[72]（表1）。因此，可以得出结论，在较高的量下，Li对植物的生理反应和生长产生特定物种和植物部分的负面影响。需要更多的研究来了解高浓度锂毒性的机制以及跨膜转运如何参与其中。此外，还需要长期研究来探索植物生理及其营养成分的变化，特别是在蔬菜中，积累锂的芸苔属，和豆类作物。6.2.生化指标对染锂锂污染可能对植物信号传导和代谢途径造成胁迫。Orb′an和Bo′ka（2013）报告了在不同时间段（0和 240分钟）内用1和20 mM LiCl处理后，在玫瑰茜（Rubia tinctorum）细胞培养物中形成H2O2重要的是，葡萄孢菌的预处理引起了N. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）1002526240分钟后，1 mM Li（22 mg g-1）和20 mM Li（28 mg g-1）之间H2O2形成的差异很大[73]。菠菜（Spinacia oleracea）暴露于20e80 mg kg-1的LiCl显著提 高了超氧化 物歧化酶 （19e35%）、过 氧化氢酶（ 19e35%）和过氧化物酶（19 e35%）的抗氧化活性。（27e 39%）和抗坏血酸过氧化物酶（131e 182%），以及H2O2释放和脂质过氧化的增加[74]（表1）。暴露于增加浓度的LiCl（0、10、50和100 mM）的番茄植株表现出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的合成增强和随后的活性，其磷酸化分别从115 mU降至90 mU、53mU和0 mU [75]。Li等人 [69]第69话我的世界将隆线藻细胞培养至60 mM Li，并使用微阵列分析来定量编码GDSL-脂肪酶（5倍）、脂质转移蛋白-4（5倍）、lip-加氧酶（20倍）、蛋白前体PR（29倍）、丙二烯氧化物合酶（2.9倍）和O-甲基转移酶（20倍）的基因的上调。发现暴露1 e4周的Li也参与了拟南芥中涉及光合作用、呼吸作用和DNA/RNA合成的几个基因的上调/下调。有趣的是，两个先前与锂胁迫无关的基因被发现在急性锂暴露中下调（AtFBA 5）和上调（AtGLP 9），表型模仿Mg2+缺乏，并影响细胞壁完整性[76]。7. 锂对动物7.1. 家畜饲料和水是动物体内锂的主要来源。在牛、山羊和大鼠中对Li的需求进行了研究。山羊和猪的锂限量为2.5 mg kg-1干物质[77]。一项长期研究（15年），以阐明对山羊（Capra hircus）产前和产后生长的低锂饲料研究显示，与对照山羊相比，低锂山羊的摄食量降低11%，出生体重降低9%[9]。此外，在研究的第一年，41%的锂缺乏山羊死亡，而对照动物中只有7%。Li缺乏的山羊生下更多的雌性后代，产奶量减少20%，第一次交配的受孕率明显较低。而山羊缺锂对血液生化指标无影响此外，它降低了参与三羧酸循环的几种血清酶的活性，包括苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、醛缩酶和谷氨酸脱氢酶。只有肌酸激酶活性在缺锂山羊中较高。与躁狂症相关的单胺氧化酶在锂缺乏山羊中的活性降低了28%[9]（表2）。锂可以通过食物链在动物体内积累，高浓度会造成严重损害[27]。例如，500和 700 mg·kg-1的剂量导致混合品种肉牛（Bostaurus）的严重抑郁和共济失调，以及肌肉（86.64 mg·L-1）、肾脏（66.97 mg·L-1）、肝脏（68.57 mg·L-1）、心脏（68.57 mg·L-1（79.15 mg L-1）和脑（51.7 mg L-1）组织[78]。在同一同时，已经报道了LiCl对传染性胃肠炎病毒、传染性支气管炎病毒、伪狂犬病疱疹病毒和肠道病毒-A71的抗病毒活性[79]。 Wistar大鼠注射Li 2CO325 mg·kg-1，每日2次，连续30天，睾丸重量、附性器官体积、精子计数、精子活力和血清睾酮水平，同时由于睾丸中谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性降低而增加脂质过氧化[80]。与给予高蛋白（30%）饮食的大鼠相比，Li2 CO3治疗显著增加了蛋白质缺乏（8%）饮食大鼠的脂质过氧化（53%），其中增加仅为18% [20]。根据Aral和Vecchio-Sadus（2008年），氯化锂对大鼠的LC50值范围为526至840 mg kg-1。长时间暴露于已发现高剂量锂可诱导体重增加和烦渴，男性生殖系统损伤、血浆睾酮水平显著降低和肝脏氧化应激[81]（表2）。添加20 mg·kg-1氯化锂对肉仔鸡增重和肉质无不良影响然而，它导致股骨（长骨）刚度降低22%，但胫骨韧性没有改变[82]。过量LiCl（100 mg kg-1）可影响肉仔鸡的葡萄糖代谢，增加葡萄糖转运蛋白GLUT-3和GLUT-4的表达，肝脏中的GLUT-9，以及胸大肌中的GLUT-1、GLUT-3、GLUT-8和GLUT-9，肝脏中的细胞溶质磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）和胸大肌中的线粒体PEPCK主要肌肉.作为一结果，葡萄糖容忍和表1不同来源和浓度的锂盐对植物健康的影响Li浓度植物种类持续时间植物响应参考源（mg L-1）（天数）LiCl 0、5、25、50玉米变种saccharataKcke 14鲜芽和根生物量Y，叶面积Y，光合色素Y，MDAY，[99]&向日葵钾含量±.氯化锂，LiOH0，2.5，20，50，100莴苣capitata21新鲜的芽和根生物量Y，老叶上的坏死点，L-抗坏血酸Y，含水量Y。[100]LiCl 0、50、200、400罗布麻28干生物量Y、光合色素及参数Y。[101]LiCl 0、25、50、200、400*LiCl 0、10、15、20，25Apocynum pictum90发芽Y，干叶、芽和根生物量Y，光合色素Y，可溶性糖含量[，脯氨酸含量[.罗布麻90干叶、茎、根生物量[，金丝桃苷含量[，芦丁含量[，总量flavonoids[.[102][第七十章]LiOH 0，10，20，30，40◦硫酸锂0，10，20，30，40◦LiCl·H2 O 0，20，40，60，80*莴苣40株高Y，干叶和地上部生物量Y，茎粗Y。[72]第72话40茎粗[，茎/根比[，[72]菠菜140地上部和根系干生物量[，叶绿素色素[，H2 O2和MDA[。[ 第七十四章]LiCl 0、50、100、150，Sorbella vulgare，150叶片数Y，株高Y，光合参数Y，鲜叶和根[46]200生物量Y.LiCl 0、50、100、150，Sorbella vulgare，150叶片数[，株高[，光合色素和参数[，芽[46]200#Li2 O 0，25，50，100，200*和根鲜生物量[.Glycine max28地上部和根系鲜生物量Y，光合色素和参数Y，数量[17]抗氧化活性Y、代谢活性Y。注：H2O2：过氧化氢;MDA：丙二醛.N. Shakoor，M. Adeel，文学硕士Ahmad等人环境科学与生态技术15（2023）1002527表2锂对家畜和水生或半水生物种的影响物种Li浓度Li型持续时间 结果引用(mg每kg（日）BW）牛和十，二十，三十，LiCl1抑制引起口蹄疫病毒的复制。[103]，羊40毫米山羊1.7和2.5体重Y;乳汁Y;预期寿命Y; ICDH、MDA、GLDH和糖酵解Y;肌酸激酶活动[。[9](de（效率）大鼠（白化第十五季第三十集LiCl49丙氨酸和天冬氨酸转氨酶Y，谷胱甘肽Y，脂质过氧化[，红血[104]Wistar）细胞、肝和肾组织畸形。大鼠（Sprague-800李1运动Y、直立Y、焦虑[、记忆力受损和脑急性慢性中毒。[一百零五]Dawley）大鼠（Wistar）1 mMkg-1[106，107] 28氧化-亚硝化应激[，刺激核因子红细胞-2相关因子的核转位[106，107]第-1天[106，107]282、磷脂酰肌醇3-激酶活性Y、抗室性心律失常、HSP 70Y。大鼠（白化）100mg kg-1Li 2 CO 328MDA、肌酐和神经元特异性烯醇化酶[;睾酮、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽Y;[108]第-1天氯化锂精子失张力细胞大量丢失。大鼠（白化Wistar）20 mg/kg第-1天LiNO3 49血清Ca和P[，碱性和酸性磷酸盐[，肾组织变形，坏死，肾组织中可见双核细胞[109]和枯否细胞，毒性诱导。小鼠（昆明）豚鼠回肠25 LiCl 14海马神经发生Y，p-GSK-3b水平Y，ACR诱导的神经病变。[110]1 mM LiCl Li 4 h抑制大麻素诱导的耐受性的发展，并恢复回肠对WIN 55，212 -2的抑制作用的敏感性。肉鸡鸡20 mg/kg第-1天LiCl 1股骨刚度22%Y，胫骨骨折能量32.6%Y，血清Li[.[第八十二章]鸡120氯化锂12迂回学习[，脑源性神经营养因子mRNA]。[第112话]鸡胚胎五十二十30毫米抑制新城疫病毒，保护内质网应激.[84]，注：BW，体重; ICDH，异柠檬酸脱氢酶; MDH，苹果酸脱氢酶; GLDH，谷氨酸脱氢酶; HSP 70，热休克蛋白70; MDA，丙二醛;胰岛素敏感性和葡萄糖转运增加[83]。研究发现，富含锂的饮食可降低前脂肪细胞增殖标志物的转录表达，而下丘脑神经肽Y在脂肪组织的脂肪形成过程中具有重要作用[83]。用5e30mM LiCl处理可保护细胞免受鸡（Gallus gallus acuticus）中新城疫病毒感染诱导的内质网应激[84]（表2）。需要对Li在这些复杂的生物系统中的有益和毒性作用以及Li作为病毒抑制剂的功能进行更多的研究。7.2.水生动物地表水中Li的天然浓度通常<0.04 mg L-1 [85].矿泉水含有0.05和 1.0 mg L-1的Li，尽管在某些情况下可能达到100 mg L-1 [20]。丽不在低浓度时对水生生物没有任何有害影响[86]，但在较高浓度时有负面影响。例如，斑马鱼（Danio rerio）暴露于5和10 mg L-1 LiCl会减少腺苷二磷酸，而乙酰胆碱酯酶和外-5-核苷酸酶活性仅在10 mg L-1 LiCl时降低[87]。少年彩虹曝光鳟鱼（Oncorhynchus）mykiss）在9d内，LiCl浓度为66m g L-1，在6d内，LiCl浓度为528m g L-1在淡水中，血浆渗透压从288降至280个月-mol·kg-1，使血浆Na+、K+浓度从143升至168 mM·L-1，使血浆Cl-浓度从130降至127 mM·L-1。李没有影响血浆和鳃组织[88]。Thibon等人 [12]报道了锂在鱼类的脑（0.34 mg kg-1）、鳃（0.26 mg kg-1）、肾（0.15 mg kg-1）、肝（0.07 mg kg-1）和肌肉（0.06 mg kg-1）中的积累。LiOH（30 mg L-1）在24 h内完全抑制了水蚤的运动，EC 50估计为12.58 mg L-1 [89]。此外，10和20mM LiCl显示出促进斑马鱼的昼夜节律周期为0.7小时[90]，而0.15 M LiCl为发现导致斑马鱼胚胎眼睛发育缺陷，包括眼睛形成的横向延迟，眼睛形状不规则和失去一只眼睛[91]。此外，在0.30 M LiCl中，胚胎不能完全发育眼睛，并且所有胚胎在0.45 M LiCl中死亡Selderslaghs等人[92]未观察到受精后48小时，斑马鱼体内含有0.05 mM Li然而，在较高剂量（235.9 mM）的LiCl下，在斑马鱼中观察到有害影响，如发育延迟、骨骼畸形、背曲、游泳减少、心率降低和速度降低[93]。高浓度的锂会导致水生物种中软骨藻酸的大量释放，从而影响胚胎发育并导致小头畸形。通过用0.17和 0.7%的锂盐溶液处理蝾螈（斑点钝口螈和虎钝口螈）和几种青蛙（包括蛙、林蛙、牛蛙和尖音蛙），也观察到了由锂毒性引起的小头畸形[32]。最近，Vidal et al.[94]估计水生生物对Li的安全浓度为2.5mg L-1，高于此浓度，美国牛蛙蝌蚪（R. catesbeiana）显示甲状腺的上调和正常活动的减少。如上所示，Li以各种方式影响水生生物。估计不同鱼类器官中的锂水平将有助于确定许多人通过这一重要食物来源每日摄入的锂。对锂毒性水平的初步