锂离子电池（LIBs）具有优异的性能，已成为小型电子设备（Sun等人，2015年）、电动汽车和电池储能系统中的流行储能产品。碳中和政策的推行使锂（Li）成为重要的清洁能源来源，LIBs的应用已大幅取代了传统燃料（Li等人，2022年；Mrozik等人，2021年；Shen等人，2025年；Wu等人，2023年）。然而，由于重金属的存在，使用过的锂离子电池被视为危险废物（Li等人，2024年），尤其是在使用过程中意外损坏（如火灾、交通事故）时。当电池起火并与垃圾填埋场产生的沼气相互作用时，不仅会向空气中释放毒素，还会导致有害物质渗入土壤、地下水和地表水（Wang等人，2025年）。这些物质一旦扩散，无论单独存在还是与其他污染物混合，都会造成污染风险。
过去几十年里，全球对锂的需求显著增加，这主要得益于可充电锂离子电池需求的增长（Louis等人，2022年；Zhang等人，2021年）。由于锂产品通常被丢弃在市政固体废物中或送往垃圾填埋场，如果控制不当，锂可能会渗入周围土壤和水体（Khatoon等人，2024年；Wu等人，2022年）。此外，锂污染还可能源于锂矿开采和工业发展过程中的尾矿积累或废水排放（Chen等人，2023年）。因此，受污染地区或锂矿附近的水体中锂的浓度通常较高，例如韩国汉江中的浓度为1.6 mg·L-1，智利卡马罗内斯河口的浓度为7.6 mg·L-1，乌克兰顿巴斯河的浓度为13.7 mg·L-1（Barbosa等人，2023年；Choi等人，2019年；Figueroa等人，2012年）。预计未来几年其需求每年将增长30%。核心挑战在于电池回收和污水处理厂中缺乏消除锂的措施，其对水生生物和食物链的潜在危害仍不清楚。
锂离子电池中的重金属毒性涉及与碳水化合物、脂质、蛋白质或酶的结合、阻断及其构象结构的破坏。锂的毒性相对较低，高浓度下可能引发消化系统和神经系统疾病；小剂量的钴可参与维生素B12的合成，而大剂量则可能导致呼吸问题和皮疹（Aral和Vecchio-Sadus，2008年）。研究表明，锂离子电池正极材料会抑制底栖无脊椎动物Chironomus riparius的生长和发育（Bozich等人，2017年）。在更高营养级的鱼类中，锂离子（Li+）和钴离子（Co2+）单独暴露不会降低细胞活力，但LCO纳米颗粒表现出显著的毒性。这种毒性会增加活性氧（ROS）的浓度，从而导致化学损伤、细胞过度应激，最终导致细胞损伤（Melby等人，2018年）。现有研究主要关注单一离子、通用电池材料或单一生物终点和发育阶段，尚未系统地解析两种核心正极材料——磷酸铁锂（LFP）和钴酸锂（LCO）的差异性毒性和机制。
斑马鱼因其基因组与人类高度同源且繁殖力强，被经济合作与发展组织（OECD）推荐为模式生物（Qi等人，2024年；Taslima等人，2022年），并广泛用于检测水生环境中的有毒污染物（Adhish和Manjubala，2023年；Liu等人，2025年）。本研究选择斑马鱼作为模型生物，研究锂离子电池的正极材料——磷酸铁锂（LFP）和钴酸锂（LCO）颗粒的毒性。构建了一个从分子相互作用、细胞通路调控、代谢网络重建到器官损伤的完整毒性评估系统，以探讨这两种物质对斑马鱼成体和胚胎两个关键发育阶段的毒性机制，揭示其差异性风险特征（如毒性阈值）。本研究旨在为环境风险评估、绿色回收过程优化以及锂离子电池行业的锂污染预防和控制提供科学依据。
