聚乙烯微塑料与2,4-D的复合毒性：以Girardia tigrina为模型的化学与生态毒理学评估

本研究针对环境中广泛存在的聚乙烯微塑料（MP-PE）与除草剂2,4-D的交互作用问题，通过模拟自然老化过程，评估其对淡水涡虫Girardia tigrina的生态毒性。结果表明，MP-PE+2,4-D复合暴露显著降低繁殖力（61%）、生育力（70.6%），延迟再生过程，并引起运动行为异常，揭示了微塑料作为污染物载体的协同毒性效应，对农业区生态风险评估具有重要警示意义。

　　

随着塑料制品的大量使用，微塑料（MPs）已成为水生和陆地生态系统中广泛存在的污染物。这些直径小于5毫米的塑料颗粒不仅难以降解，还会通过风化过程形成更小的碎片，成为环境中有机污染物的潜在载体。与此同时，除草剂2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）作为全球使用量第三的除草剂，因其高水溶性和持久性，在水体中频繁被检出。这两种污染物在环境中的共存引发了科学界对其复合效应的高度关注，特别是它们是否会产生协同毒性效应，进而对水生生物造成更大威胁。

为了深入探究这一问题，研究人员选择淡水涡虫Girardia tigrina作为模式生物。这种生物不仅在水生态系统中扮演着重要角色（既是捕食者也是猎物），而且其敏感的运动、再生和繁殖行为使其成为理想的生态毒理学研究模型。本研究通过模拟自然老化过程，对聚乙烯微塑料（MP-PE）进行化学氧化和太阳辐射处理，并评估其与2,4-D吸附后对涡虫的慢性毒性效应。研究成果发表在《Discover Toxicology》上，为微塑料与有机污染物的交互作用机制提供了重要证据。

研究团队主要采用了几项关键技术方法：首先通过化学氧化（使用过硫酸钾）和自然光照模拟微塑料的环境老化过程；利用紫外-可见光谱（UV-Vis）定量分析2,4-D在微塑料上的吸附量；通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱（Raman spectroscopy）表征微塑料的化学结构变化；最后通过一系列生态毒理学实验（包括运动速度测试、头部再生观察和繁殖参数统计）评估毒性效应。所有实验均使用经人工饲养的Girardia tigrina群体，在严格控制温度、光照和水质条件的实验室环境中进行。

运动速度 after exposure to a mixture of MP PE with 2,4-D

研究人员发现，暴露于MP-PE和MP-PE+2,4-D的涡虫运动速度显著增加。与对照组相比，MP-PE处理组的运动速度提高了52.77%，而MP-PE+2,4-D组更是提高了79.55%。这种异常的运动行为可能与机体试图排出异物或炎症反应有关，表明复合污染引起了明显的应激反应。

头部再生 after exposure to a mixture of MP PE and 2,4-D

再生实验显示，MP-PE和MP-PE+2,4-D处理显著延迟了涡虫头部的再生过程。在损伤后24小时，MP-PE和MP-PE+2,4-D组的芽基（blastema）长度分别减少了42.85%和57.14%；48小时后仍分别延迟23.07%和46.15%。此外，触角（auricles）和光感受器（photoreceptors）的再生也受到明显抑制，其中MP-PE+2,4-D组的光感受器再生延迟41.66%，触角再生延迟46.15%。这些发现表明复合暴露对组织再生能力具有显著负面影响。

涡虫繁殖 after exposure to a mixture of MP PE and 2,4-D

繁殖能力是评估长期生态风险的关键指标。研究结果显示，MP-PE处理使涡虫的繁殖力（fecundity）和生育力（fertility）分别降低54.2%和52.12%，而MP-PE+2,4-D复合暴露则导致更严重的抑制（繁殖力下降61.6%，生育力下降70.7%）。这表明污染物组合迫使生物体将更多能量用于生存维持而非繁殖，从而对种群延续构成威胁。

此外

此外，研究人员在光谱分析中发现，老化后的MP-PE结晶度增加，表面结构改变，这可能是其吸附2,4-D能力增强（0.3432 mg/g）的重要原因。拉曼和红外光谱证实了聚合物链构象的变化，表明环境老化会显著改变微塑料的物理化学性质。

研究的结论部分强调，微塑料与2,4-D的交互作用在环境老化后显著增强，复合暴露对Girardia tigrina的行为、再生和繁殖均产生协同毒性效应。这不仅证实了微塑料作为有机污染物载体的潜在风险，也提醒我们需重新评估当前农业管理实践（特别是在微塑料存在区域使用2,4-D等除草剂）的生态安全性。未来研究应进一步探索不同浓度和暴露周期下的效应，并结合组织学与细胞学分析，以更全面揭示毒性作用机制。该成果对制定污染物管控政策和生态保护策略具有重要参考价值。