老化聚乙烯微塑料载体效应调控嘧菌酯对蚯蚓的毒性：吸附-解吸行为与联合毒性的互作关系

推荐：本研究针对微塑料老化因素如何影响其载体效应及对农药毒性的调控机制这一关键问题，通过模拟不同老化条件（紫外UV、机械磨损MP、酸碱处理HP/OHP）的聚乙烯微塑料，系统探究了其对嘧菌酯的吸附-解吸行为及其对蚯蚓急性毒性（96?h-LC50）、氧化损伤和组织结构的影响。研究发现老化微塑料通过增加比表面积和含氧官能团增强载体效应，其肠道解吸行为与蚯蚓毒性指标显著相关，为评估微塑料-农药复合污染生态风险提供了新视角。

　　

在农田覆膜和农药施用并行的现代农业中，微塑料（Microplastics, MPs）与农药的复合污染已成为不可忽视的环境问题。聚乙烯（PE）地膜在紫外线、机械耕作等作用下老化破碎形成的微塑料，可能通过吸附农药改变其环境行为与生物毒性。然而，老化微塑料如何调控农药对土壤关键生物蚯蚓的毒性，尤其是通过表皮黏液和肠道环境中的载体效应，仍是亟待阐明的科学盲点。

针对这一问题，国内某研究机构的研究人员通过模拟紫外辐射（UVP）、机械磨损（MP）、酸（HP）和碱处理（OHP）四种老化条件，系统研究了老化聚乙烯微塑料对杀菌剂嘧菌酯的吸附-解吸行为及其对蚯蚓（Eisenia fetida）的毒性效应。研究发现，老化微塑料通过增加比表面积和含氧官能团（如C=O）显著增强对嘧菌酯的吸附能力，其在蚯蚓肠道模拟液中的解吸量较水体环境提升9.6%-12.9%。吸附嘧菌酯的微塑料（如AUVP）可使蚯蚓96?h-LC₅₀值降低至10.30?mg/cm²，并引发氧化应激（CAT活性升高、GSH含量降低）和肠道绒毛结构损伤（ typhlosole fold depth减少6.65μm）。该成果发表于《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》，为理解微塑料载体效应与农药联合毒性机制提供了直接证据。

研究采用多学科技术方法：通过SEM（扫描电镜）和BET（比表面积分析）表征微塑料物理特性，FTIR（傅里叶变换红外光谱）和XPS（X射线光电子能谱）解析化学基团变化；采用伪二级动力学模型和Freundlich等温模型拟合吸附过程；通过滤纸法测定急性毒性，结合HE染色和酶活性检测（SOD、LPS等）评估亚致死效应。

3.1 老化微塑料理化性质变化
紫外老化微塑料（UVP）比表面积增加55.96%，表面出现断裂孔隙并新增1714?cm^-1处羰基特征峰，XPS显示其C?O含量提升38.55%，而机械磨损（MP）使孔隙体积增加75%。

3.2 基质依赖性吸附行为
在蚯蚓表皮黏液中，UVP对嘧菌酯的吸附量达38.28?μg/g，显著高于原始PE；伪二级动力学模型（R²>0.88）表明化学吸附主导过程，Freundlich模型揭示不均匀表面吸附特征。

3.3 肠道解吸风险突出
老化微塑料在模拟肠液中的解吸速率（K₂达0.11）显著高于水体，UVP解吸量提升12.87%，蛋白酶和纤维素酶可能通过增溶作用促进农药释放。

3.4 毒性增强效应
吸附嘧菌酯的微塑料使蚯蚓表皮紧密度降低12%，纵向肌层厚度减少5.09?μm，IBR（整合生物标志物响应）值显示AUVP处理组毒性指标偏离基线最显著（ typhlosole fold depth响应值-7.07）。

3.5 载体效应调控机制
Mantel检验表明肠道解吸量与MDA（丙二醛）含量显著相关（p<0.05），而表皮黏液解吸行为与肌肉层厚度变化存在关联，证实微塑料通过局部释放农药加剧毒性。

该研究首次揭示老化微塑料在蚯蚓表皮和肠道中的双重载体效应：一方面，含氧官能团增加促进农药吸附；另一方面，肠道酶环境加速农药解吸，共同导致屏障功能损伤和氧化应激。这一发现对评估农用塑料膜区域（如高紫外线照射的高原地区）的复合污染风险具有重要指导意义，建议在农药使用规范中纳入微塑料载体效应的考量。研究采用的跨基质（水体-黏液-肠液）毒性评估框架，为未来研究纳米塑料与污染物的相互作用提供了方法论参考。