香烟滤嘴衍生的醋酸纤维素纳米塑料对蚯蚓(Allolobophora caliginosa)的生态毒理效应及土壤健康影响研究

本研究针对香烟滤嘴(CBs)衍生的醋酸纤维素纳米塑料(CA-NPs)对土壤生态系统的影响展开深入探究。研究人员通过对比吸烟(SCB-NPs)、未吸烟(USCB-NPs)及商业(CCA-NPs)三种来源的CA-NPs，系统评估其对蚯蚓死亡率、生长抑制、氧化应激参数(CAT/SOD/GST)及DNA损伤(Comet assay)的影响。结果显示SCB-NPs毒性最强，可导致显著DNA损伤和氧化应激，凸显香烟燃烧副产物加剧纳米塑料毒性的风险，为土壤污染治理提供重要依据。

　　

每年全球产生的数万亿个香烟滤嘴正在成为土壤中隐秘的生态杀手。这些看似不起眼的小物件含有醋酸纤维素(CA)这种难以降解的塑料成分，在环境中逐渐分解为纳米级塑料颗粒(NPs)。更令人担忧的是，吸过的烟头(SCBs)还携带着尼古丁、多环芳烃等有毒物质，当它们渗入土壤后，对"土壤工程师"蚯蚓等关键物种造成多重伤害。据统计，在污染严重的城市区域，每公顷土地可能堆积高达2万个烟头，这些污染物通过食物链放大效应，最终威胁整个生态系统健康。

为揭示这一环境问题，来自国内某大学的研究团队在《Environmental Research》发表重要成果。研究人员创新性地从吸过(SCB-NPs)和未吸过(USCB-NPs)的香烟滤嘴中提取CA-NPs，并与商业CA-NPs(CCA-NPs)对比，首次系统评估了不同类型CA-NPs对典型土壤生物——蚯蚓(Allolobophora caliginosa)的多层次毒性效应。

研究采用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征纳米颗粒特性，通过28天土壤培养实验检测蚯蚓死亡率、生长率等生理指标。氧化应激评估包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性，以及脂质过氧化(LPX)等损伤标志物。DNA损伤采用单细胞凝胶电泳(Comet assay)检测。

Characterization of cellulose acetate nanoparticles
XRD分析显示SCB-NPs在2θ=17.7°等处出现特征峰，FTIR证实所有CA-NPs均保留醋酸纤维素特征基团，但SCB-NPs因含燃烧产物使-OH峰位移。动态光散射(DLS)显示SCB-NPs粒径(142nm)小于USCB-NPs(196nm)，且Zeta电位更高(-18.7mV)，表明表面吸附更多污染物。

Mortality and growth inhibition
SCB-NPs暴露组蚯蚓死亡率达46.7%，显著高于USCB-NPs(26.7%)和CCA-NPs(13.3%)。生长抑制实验显示SCB-NPs组蚯蚓体重下降23.5%，体节数减少17.8%，表明燃烧副产物显著增强毒性。

Oxidative stress biomarkers
SCB-NPs引起SOD活性下降41.2%，CAT活性降低38.5%，同时脂质过氧化产物丙二醛(MDA)增加2.3倍。谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性升高67%，反映解毒系统代偿性激活。

Genotoxicity analysis
Comet assay显示SCB-NPs组DNA损伤最严重(尾矩42.3)，USCB-NPs(28.1)和CCA-NPs(15.6)依次递减，证实燃烧衍生物导致遗传物质损伤。

研究结论揭示香烟滤嘴衍生的CA-NPs，特别是含燃烧产物的SCB-NPs，通过诱导氧化应激和DNA损伤对土壤生物产生显著毒性。这些发现为理解纳米塑料的环境行为提供新视角，提示现行香烟废弃物管理政策存在重大缺陷。该研究首次量化了不同类型CA-NPs的生态风险差异，为制定基于源头的污染防控策略提供科学依据，对保护土壤生物多样性和生态系统功能具有重要实践意义。