低浓度二氧化钛与聚苯乙烯联合暴露对赤子爱胜蚓的生态毒理效应及堆肥质量影响研究

本研究针对纳米颗粒(TiO2 NPs)与微塑料(PS MPs)在土壤中的复合污染问题，系统评估了低浓度联合暴露对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生存活力、繁殖能力及基因组完整性的影响，并揭示其对堆肥营养元素的负面效应。结果表明，即使低于环境报告阈值(100 mg TiO2+10 mg PS)的复合污染仍导致生殖功能障碍，高浓度组则引发显著死亡率(21.3%)和DNA损伤，为土壤污染物协同毒性机制研究提供了新视角。

　　

随着纳米技术和塑料制品的广泛应用，二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒(NPs)和聚苯乙烯(PS)微塑料(MPs)已成为土壤环境中不可忽视的污染物。前者因其优异的光学特性被广泛用于防晒剂、涂料等领域，后者则因食品包装等需求大量进入环境。尽管已有研究探讨单一污染物的生态效应，但实际环境中污染物往往共存，且低浓度复合污染的协同效应尚属空白。西藏自治区那曲市（Naqu of Tibet Autonomous Region）的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表的研究，首次揭示了这两种典型污染物在低于环境报告浓度下的联合毒性机制。

研究采用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)表征材料特性，通过30天暴露实验评估不同浓度组合(100-1500 mg TiO₂+10-40 mg PS)对赤子爱胜蚓的急性毒性，结合彗星实验分析DNA损伤，并测定堆肥中氮磷钾等营养元素变化。

【材料表征】TEM显示TiO₂ NPs呈20 nm球形晶体结构，SEM证实PS MPs为250-500 μm光滑微球，确保实验材料符合环境实际存在形态。

【生存与生殖影响】最低浓度组(100 mg TiO₂+10 mg PS)虽未造成死亡，但完全抑制了繁殖功能；高浓度组死亡率达21.3%，且伴随显著体重下降(17.8%)，证实复合污染存在剂量依赖性协同效应。

【堆肥质量】与对照相比，污染组堆肥的宏量元素(N、P、K)和微量元素(Fe、Zn)含量下降23.6%-41.2%，表明污染物影响了蚯蚓的养分转化功能。

【基因组毒性】彗星实验显示DNA损伤程度与污染物浓度呈正相关，高浓度组尾矩增加3.7倍，揭示氧化应激可能是毒性主要机制。

该研究创新性地证明：1) 污染物在远低于单独作用阈值浓度下即可产生生殖毒性；2) 复合污染通过破坏DNA完整性影响蚯蚓种群延续；3) 堆肥质量下降可能进一步影响土壤肥力。这些发现为制定纳米材料与微塑料的土壤环境基准提供了重要依据，提示现行单一污染物评估体系可能低估实际生态风险。研究建议未来应关注污染物间的吸附-解吸行为及其对生物膜通透性的影响，以深入解析协同毒性的分子机制。