202 / 2023-10-25 22:24:05

UV老化微塑料与镉联合胁迫诱导蚯蚓的肠道毒性和代谢反应

微塑料,镉,氧化应激,肠道毒性,代谢组学

微塑料(MPs，粒径小于5mm的塑料碎片)污染被认为是陆地生态系统的新兴威胁。重金属污染问题广泛存在于土壤环境中。镉（Cd）是中国农田土壤中最常见的重金属污染物。进入环境后，由于MPs的孔隙结构以及静电相互作用，MPs能够吸附土壤中的Cd。MPs和Cd之间的相互作用进一步可能会影响土壤生态系统中的重金属生物利用度。然而，实际环境中的MPs不可避免地会老化，从而影响到颗粒的吸收性能、胶体稳定性和流动性。在评估不同类型的MPs与Cd的复合生态毒理学效应时，有必要探究塑料的老化过程对MPs与Cd的复合毒性影响。在本研究中，基于氧化应激水平、组织病理学和综合多组学探讨了环境相关浓度的老化MPs(PLA and PE)对土壤中Cd的生物毒性的影响。结果表明，UV老化降低了MPs表面的zeta电位并增大了比表面积，从而提高了Cd的生物累积并对蚯蚓造成了更严重的氧化应激。同时，在蚯蚓肠道观察到更明显的组织损伤，例如氯原组织充血病变和盲肠损伤。此外，UV老化MPs和Cd的复合暴露增强了蚯蚓肠道微生物网络的复杂度并干扰了蚯蚓的内分泌紊乱、膜结构以及能量代谢途径。UV老化MPs显然引起了Cd更复杂的生物毒性。多层次的分析评估了不同种类的老化MPs对土壤中Cd诱导蚯蚓的毒性效应，为陆地生态系统的风险评估提供了数据。同时，我们也应该对可生物降解塑料给予更多的关注。农业土壤中存在着不同类型以及不同老化程度的MPs，进一步的研究应该考虑不同种类以及不同老化程度的MPs对环境共存污染物在土壤生物的毒性影响。我们呼吁未来的研究中应采用与环境条件更为相关的老化MPs，这对MPs的风险评估和管理极为重要。