《Environmental Research》：Assessing traffic-derived soil contamination: Insights from earthworm bioaccumulation and histomorphological responses
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本研究旨在利用Amynthas gracilis (Kinberg, 1867) 蚯蚓作为生物指示剂，结合生物富集和组织形态学响应，评估交通来源的土壤污染。道路污染来源于多种途径，包括车辆排放、轮胎和刹车磨损以及雨水径流，具有广泛的环境影响。重度交通污染的负面
本研究旨在利用Amynthas gracilis (Kinberg, 1867) 蚯蚓作为生物指示剂，结合生物富集和组织形态学响应，评估交通来源的土壤污染。道路污染来源于多种途径，包括车辆排放、轮胎和刹车磨损以及雨水径流，具有广泛的环境影响。重度交通污染的负面影响已得到广泛认可，但关于中等交通道路污染的信息较少。除了作为土壤污染的替代指标外，蚯蚓还能提供污染物生物可利用性和生物响应的信息。研究人员在葡萄牙亚速尔群岛圣米格尔岛的三条道路两侧采集了土壤和A. gracilis蚯蚓样本，这些道路的年平均日交通量各不相同：Lagoa–Ponta Delgada（44.300 年平均日交通量）、Lagoa–Ribeira Grande（9092 年平均日交通量）和Coroa da Mata–Santa Iria（<400 年平均日交通量），分别标记为MHT、MT和LT站点。测量了土壤和蚯蚓的元素浓度；计算了污染物的生物富集因子（BAF）。收集了组织形态计量学和组织形态学数据，以评估慢性暴露于中等交通道路污染对生物指示剂组织的影响。在MHT和MT站点，Bi的富集程度升高，而Co的富集程度在MT站点升高；蚯蚓生物富集了As、Cd、Hg、Sb和Zn。组织学分析揭示了组织改变，表明生理应激，即较厚的表皮和围食膜（两者均反映增强的屏障功能）、较薄的肠上皮（反映营养吸收受损和更高的细胞更新率）以及黏液细胞比例的变化。通过其污染贡献证明了中等水平的道路污染。强调了使用A. gracilis蚯蚓作为敏感生物指示剂监测中等水平道路污染的潜力。
**论文解读：基于蚯蚓生物富集和组织形态学响应评估中等交通道路污染**
**研究背景与问题**
道路污染是严重的环境和公共卫生问题，来源于车辆排放、轮胎和刹车磨损、道路材料退化及雨水径流，导致潜在有毒元素（PTEs，如As、Bi、Cd等）在土壤中积累。尽管重度交通（年平均日交通量AADT ≥ 50,000）的负面效应已明确，但中等交通（AADT介于400至50,000之间）道路污染的生态影响研究不足。蚯蚓作为土壤生态工程师，能反映污染物生物可利用性并整合长期暴露效应，但缺乏针对中等交通污染的现场研究。因此，本研究旨在利用Amynthas gracilis蚯蚓作为生物指示剂，通过元素分析及组织形态学技术，评估中等交通道路污染对土壤和蚯蚓的影响，并验证慢性暴露是否导致元素富集及组织学改变。
**关键技术方法**
研究人员在亚速尔群岛圣米格尔岛选择三条道路：MHT（AADT 44,300）、MT（AADT 9,092）和LT（AADT <400）站点。采集表层土壤（0-20 cm）和A. gracilis蚯蚓。土壤元素浓度采用王水-质谱法（AR-MS）测定，蚯蚓元素浓度采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定。计算土壤富集因子（EF，以Ca为参比元素）和蚯蚓生物富集因子（BAF）。组织学分析：蚯蚓经福尔马林固定、石蜡包埋，取后环带区横切片（4 μm），采用过碘酸-雪夫-阿尔辛蓝（PAS-AB）染色，进行组织形态计量学（测量表皮、角质层、肠上皮和围食膜厚度）及组织形态学（评估表皮中黏液细胞和支持细胞的空间比例）分析。
**研究结果**
**3.1 土壤元素分析**
MHT站点土壤中As、Ba、Bi、Cr、Pb、Sb浓度最高；MT站点土壤中Co、Mn、Ni、Sc、Sr、V浓度最高；LT站点大多数元素浓度最低。EF计算显示：MHT站点Bi显著富集（EF=26.30），MT站点Bi（EF=2.79）和Co（EF=2.18）中等富集，表明人为输入贡献。
**3.2 蚯蚓元素分析**
MHT站点蚯蚓中Cu、Pb、Sb、Sn、Zn浓度最高；MT站点蚯蚓中As、Cd、Co、Cr、Hg、Mn、Ni、V浓度最高；LT站点蚯蚓中大多数元素浓度最低。土壤与蚯蚓元素浓度间存在显著正相关（如As、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、V），表明蚯蚓有效反映土壤污染。
**3.3 蚯蚓组织学分析**
**3.3.1 组织形态计量学**：与LT站点相比，MHT和MT站点蚯蚓的表皮和角质层厚度显著增加，围食膜厚度显著增加，而肠上皮厚度显著降低（MHT站点尤为明显）。这些变化反映增强的屏障功能及营养吸收受损、细胞更新加速。
**3.3.2 组织形态学**：MHT和MT站点蚯蚓表皮中黏液细胞（meta-和orthochromatic细胞）占据的空间比例显著高于LT站点，而支持细胞比例显著降低，提示蚯蚓通过增加黏液分泌应对环境胁迫。
**3.4 蚯蚓元素生物富集因子（BAF）**
As、Cd、Hg、Sb、Zn在蚯蚓中BAF > 1，表明生物富集。MT站点蚯蚓对As、Cd、Hg、Sb、Zn的BAF最高；MHT站点对As、Cd、Hg富集；LT站点对Cd、Hg、Zn富集。BAF结果与土壤元素浓度及组织学改变一致，突出中等交通污染下PTEs的生物可利用性。
**讨论与结论**
讨论指出，中等交通污染导致土壤中特定元素（如Bi、Co）富集，且蚯蚓组织学改变（表皮、角质层、围食膜增厚，肠上皮变薄，黏液细胞增多）是生理应激的适应性响应。研究还强调，MT站点因工业背景（采矿、建筑活动）导致元素积累与MHT站点相当，说明需考虑道路周边工业历史。土壤理化性质（如电导率、粒度）影响元素生物可利用性，但研究中pH和有机质影响较小。蚯蚓BAF显示As、Cd、Hg的高生物富集潜力，即使土壤浓度不高，仍可能通过生物放大对食物链构成风险。结论部分翻译：中等交通道路污染与土壤中更高浓度的元素（包括As、Cd、Hg等PTEs）及特定元素（Bi、Co）富集相关，这种积累在MHT和MT站点更显著。研究假设得到验证：慢性暴露于中等交通污染导致A. gracilis蚯蚓出现明显组织学改变，即表皮、角质层和围食膜显著增厚，肠上皮显著变薄，表皮中黏液细胞比例显著升高。该研究凸显了A. gracilis蚯蚓作为敏感、易获取的生物指示剂在监测中等交通道路周边（如农田和居民区）土壤污染中的潜力，并建议在道路健康风险评估中采用整体方法（考虑微塑料、振动等因素）。
