引言
四环素（TC）是一种广谱抗生素和新兴污染物，数十年来在人类医学和畜牧养殖中被广泛使用（Ahmad et al., 2021; Han et al., 2022; Li et al., 2025）。在中国，四环素的年产量超过10,000吨，其中约70%用于兽用领域（Lin et al., 2023）。2021年，在欧盟/欧洲经济区29个国家中，食品生产动物中四环素类的消费量平均为23.6 mg/kg估计生物量（ECDC et al., 2024）。由于动物对四环素吸收不良，大部分以原形通过尿液和粪便排出（Gu et al., 2021）。牲畜粪便作为肥料在农业土壤中的广泛应用，因此促进了四环素在农业土壤中的积累（Wei et al., 2016; Huygens et al., 2022）。与许多其他抗生素相比，四环素表现出较高的分配系数（Kd），表明其在土壤环境中具有更强的吸附亲和力和更高的持久性（Yan et al., 2022; Chang et al., 2023）。实地调查已证实了这一积累趋势（Zhu et al., 2013），据报道，施用粪肥土壤中的四环素浓度可比未施用土壤高出13倍（Quaik et al., 2020）。对全球农业土壤的综合分析显示，施用粪肥土壤中的平均四环素浓度范围为101.01至239.47 μg/kg，其中蔬菜土壤积累更高（约245.45 μg/kg），在东亚部分地区尤其是中国东部的热点区域可达5000-15000 μg/kg（Fang et al., 2023）。鉴于四环素具有较强的土壤吸附性和已证实的积累现象，它可能对陆地生物构成持久性风险。然而，涵盖代表性土壤生物的系统性毒性数据仍然有限，尤其是缺乏多种土壤无脊椎动物类群的数据，这制约了土壤特异性生态风险阈值的推导。
尽管存在这些数据空白，现有证据表明四环素可以影响多个营养级的生物并破坏关键的生态过程（Lu et al., 2024）。既往研究表明四环素对陆地植物具有植物毒性作用（Margas et al., 2019; Qin et al., 2022; Rahman et al., 2023），包括抑制Iberis sempervirens L.的种子萌发以及降低Lactuca sativa L.的生物量（Di Marco et al., 2014）。现有证据还表明土壤无脊椎动物对四环素暴露具有敏感性（Letizia et al., 2018）。例如，四环素可损害蚯蚓的生理功能（Ma et al., 2019; Liu et al., 2024），并以浓度依赖的方式增加死亡率（?altauskait? et al., 2025）。然而，尽管已有几项研究考察了四环素对蚯蚓的毒性，但涵盖多种土壤无脊椎动物类群的比较毒性数据仍然匮乏。这些发现证明了四环素毒性在土壤中的生态相关性，但现有证据在生物类群和毒性终点之间仍然分散。
种敏感性分布（SSD）方法广泛用于土壤污染物的生态风险评估（Kwak et al., 2018; Kim et al., 2022）。SSD模型利用统计分布函数表征污染物敏感性的种间变异（Huang et al., 2022），可基于多物种毒性数据推导出生态阈值值，如影响一定比例物种的危害浓度（HCx）（Oginah et al., 2023）。SSD已被广泛应用于推导各种土壤污染物的生态阈值，包括石油烃（Princz et al., 2012; Gainer et al., 2019）、全氟己烷磺酸（Liu et al., 2022, 2022b）、微塑料（Kim et al., 2023）、苯[a]芘（Deng et al., 2024）和铬（Sun et al., 2024）。这些HCx值通常被进一步用于推导预测无影响浓度（PNEC），后者是生态风险评估和环境标准制定中的关键基准（Sorgog and Kamo, 2019; Zhao et al., 2019）。
尽管SSD在土壤生态风险评估中应用广泛，但四环素的土壤特异性SSD推导仍然有限，部分原因是现有的陆地生态毒理学研究在不同生物类群和毒性终点之间分散（Li et al., 2025）。由于陆地毒性数据的有限可用性，包括四环素在内的抗生素土壤生态风险评估有时依赖于使用平衡分配法从水生毒性数据外推的PNECsoil值（Ajibola and Zwiener, 2022; Zha et al., 2023）。然而，这种外推方法会引入巨大的不确定性，因为水生和陆地生态系统之间的物理化学条件和物种敏感性存在显著差异（Barron and Lambert, 2021; Cao et al., 2023）。这一局限性削弱了建立可靠土壤特异性风险阈值和四环素监管标准的科学基础（Zhao et al., 2022）。据我们所知，中国目前尚未制定四环素的土壤质量标准。因此，仍有必要确定能否在统一的实验框架下，从代表性土壤生物的直接毒性数据中稳健地推导出台环素在土壤中的生态相关风险阈值。我们假设四环素会在土壤的不同营养级/功能水平上引起浓度依赖的毒性效应，且敏感性的变化因物种和终点而异。这种变异性将为构建多营养级SSD并推导四环素的土壤特异性生态风险阈值提供合适的基础。
本研究的目标是利用多营养级毒性数据和SSD方法推导出台环素的土壤特异性生态风险阈值。具体目标为：(1) 通过受控实验室试验产生八种陆地物种共九个测试条目的毒性数据，包括Brassica parachinensis L.、两个B. chinensis L.栽培品种（T668和8933）、Lactuca sativa L.、Eisenia fetida、E. andrei、Folsomia candida、Protaphorura bicampata和Caenorhabditis elegans；(2) 基于名义四环素浓度，使用逻辑剂量-反应模型估计所测量毒性终点的10%效应浓度（EC10）值；(3) 使用选定的EC10值构建SSD曲线，推导出台环素的第5百分位危害浓度（HC5）和土壤预测无影响浓度（PNECsoil）。所得阈值可为土壤生态风险评估提供科学依据，并可能支持四环素土壤环境质量标准的未来发展。
