聚苯乙烯微（纳米）塑料对蚯蚓（Eisenia fetida）的多代生长抑制作用及氧化应激影响

《Environmental Pollution and Management》：Multigenerational growth inhibition and oxidative stress of polystyrene micro(nano)plastics on earthworms ( Eisenia fetida)

微纳米塑料（MNPs）对土壤蚯蚓多代生殖及生理的影响研究。通过低浓度PS NPs（0.001%-0.05%）和PS MPs（0.005%-0.05%）暴露实验，发现 parental earthworms的生殖能力下降（34.41%-39.23%）及精子活力受损，子代生长抑制更显著（28.15%-43.47%），伴肠道和生殖组织病理损伤及氧化应激增强。代谢组学揭示PS MNPs通过干扰膜转运（ABC）、蛋白质合成（tRNA）及嘌呤代谢影响宿主

　　本研究探讨了微（纳）塑料（MNPs）对蚯蚓的长期影响，特别是对父母代和子代蚯蚓的毒性效应。随着塑料制品的广泛使用，其废弃物逐渐分解为微（纳）塑料，这些微小的塑料颗粒在土壤生态系统中普遍存在，且具有持久性。研究表明，MNPs可能对土壤中的无脊椎动物，如蚯蚓，造成显著的生态风险。然而，目前大多数研究仅关注单一代蚯蚓对MNPs的反应，而对多代效应的研究仍然较少。本研究旨在填补这一空白，通过系统分析PS纳米塑料（PS NPs）和PS微塑料（PS MPs）对蚯蚓的多代影响，揭示其潜在的生态危害。

首先，PS NPs和PS MPs被选为研究对象，因为它们是土壤环境中最常见的塑料类型之一。PS NPs的粒径为100纳米，而PS MPs的粒径为1微米，这两种塑料在自然界中具有不同的行为特征。研究中采用的PS NPs和PS MPs的浓度范围为0.001%至0.05%，以模拟土壤环境中可能存在的污染水平。通过实验，研究人员观察到PS NPs和PS MPs对蚯蚓的繁殖能力和生长发育产生了负面影响，尤其是在较高浓度下，这种影响更为显著。例如，PS NPs在0.01%和0.05%浓度下分别导致子代数量减少34.41%至39.23%，而PS MPs在0.005%至0.05%浓度下导致子代数量减少23.60%至32.15%。这些结果表明，MNPs对蚯蚓的繁殖能力造成了干扰，同时也对它们的生长发育产生了不利影响。

进一步分析发现，PS NPs和PS MPs对蚯蚓的毒性不仅体现在个体层面，还可能通过代谢途径影响其后代。研究中采用代谢组学分析方法，发现PS NPs和PS MPs在0.05%浓度下显著干扰了蚯蚓的膜转运（ABC转运蛋白）、蛋白质翻译（氨酰-tRNA生物合成）和核苷酸代谢（嘌呤代谢）等关键生理过程。这些代谢途径的干扰可能导致蚯蚓体内氧化应激的增加，以及肠道和表皮组织的损伤。此外，研究还发现，子代蚯蚓比父母代表现出更严重的生长抑制和氧化应激，这表明PS MNPs可能具有多代传递的毒性效应。这种效应可能与暴露时间的延长、生命早期阶段的生长发育过程以及污染物在土壤中的累积有关。

土壤中的MNPs污染是一个复杂的问题，涉及物理、化学和生物过程的相互作用。塑料废弃物在土壤中长期存在，可能通过与土壤中的有机质结合、释放添加剂（如邻苯二甲酸酯、双酚A、多溴联苯醚和重金属）以及中间产物的渗出，进一步加剧其对土壤生态系统的危害。研究发现，不同粒径的塑料颗粒对蚯蚓的影响存在差异，纳米塑料的毒性可能比微塑料更显著。例如，PS NPs的粒径较小，可能更容易进入蚯蚓的肠道和体腔，从而对它们的生理功能产生更直接的影响。相比之下，微塑料可能更多地通过物理阻塞或化学毒性影响蚯蚓的生长和繁殖。

此外，研究还发现，MNPs的浓度和颗粒大小对蚯蚓的毒性效应具有显著影响。在实验中，较高浓度的PS NPs和PS MPs对蚯蚓的生长和繁殖产生了更大的抑制作用，而颗粒大小的不同则可能影响其在土壤中的分布和与蚯蚓的相互作用方式。例如，纳米塑料可能更容易在土壤中迁移，进入蚯蚓的体内，而微塑料可能更多地滞留于土壤表层，影响蚯蚓的活动和食物摄取。这些因素共同作用，可能导致MNPs对土壤生态系统的不同层面产生影响。

研究还强调了多代效应在评估MNPs生态风险中的重要性。由于蚯蚓在土壤生态系统中扮演着关键角色，其繁殖能力和生长发育的健康状况直接影响土壤的肥力和结构。因此，了解MNPs对蚯蚓多代的影响，有助于更全面地评估其对土壤生态系统的潜在危害。研究中发现，子代蚯蚓比父母代更容易受到MNPs的影响，这可能与父母代在暴露过程中积累的毒性物质有关，也可能与子代在生长发育初期对污染物的敏感性有关。这种多代传递的毒性效应可能对土壤生态系统中的生物多样性产生深远影响。

综上所述，本研究通过系统分析PS NPs和PS MPs对蚯蚓的多代影响，揭示了MNPs对土壤生态系统可能造成的生态风险。研究结果表明，MNPs的浓度和颗粒大小对蚯蚓的生长和繁殖具有显著影响，而多代效应则进一步加剧了这些影响。此外，研究还发现，子代蚯蚓比父母代更容易受到MNPs的毒性影响，这可能与暴露时间的延长和生命早期阶段的生长发育过程有关。这些发现为评估MNPs在土壤生态系统中的生态风险提供了重要的科学依据，也为未来的研究和管理提供了参考。