《Soil Biology and Biochemistry》：Meta-analysis reveals contrasting effects of biodegradable and conventional microplastics on earthworm fitness, physiology, and gut microbiota
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本综述通过Meta分析系统评估了可生物降解与常规微塑料对蚯蚓的多层次影响。研究发现微塑料暴露显著降低蚯蚓存活率(-8.69%)和生长率(-6.68%)，诱导氧化应激（MDA↑39.15%，ROS↑21.60%）和DNA损伤（8-OHdG↑18.26%），并抑制肠道菌群多样性（Shannon指数↓9.28%）。常规微塑料呈现剂量依赖性毒性，而可生物降解微塑料主要表现粒径依赖性效应。研究强调微塑料污染对土壤生态系统工程师的潜在风险，提示可生物降解塑料并非安全替代品。
微塑料对蚯蚓的生态毒理效应：从个体适应性到肠道微生物的整合分析
微塑料污染现状与蚯蚓的生态意义
微塑料（MPs）作为新兴污染物已广泛存在于陆地生态系统中，其对土壤动物的潜在风险备受关注。蚯蚓作为关键的土壤生态系统工程师，通过摄食和皮肤接触持续暴露于微塑料，成为研究微塑料生态毒理的理想模型。农业实践如地膜使用、污水污泥施用、废水灌溉和有机肥施用是微塑料进入土壤的主要途径。中国农田土壤中微塑料平均丰度达2462±3767 项/kg，随着微塑料输入量持续增加，其长期生态风险值得警惕。
整体效应：多指标揭示微塑料毒性
Meta分析结果显示，微塑料暴露对蚯蚓产生多方面不利影响。在适应性指标上，微塑料显著降低蚯蚓存活率(-8.69%)和生长率(-6.68%)，但对繁殖力无显著影响。生理响应方面，微塑料引起明显的氧化应激和DNA损伤，其中丙二醛（MDA）含量增加39.15%，活性氧（ROS）水平上升21.60%，8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）作为DNA氧化损伤标志物增加18.26%。值得注意的是，大多数抗氧化酶如过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性未发生显著变化，表明氧化防御系统与活性氧产生之间存在失衡。肠道微生物α多样性也受到抑制，Shannon指数和Chao1丰富度分别降低9.28%和13.61%。
常规微塑料：剂量依赖的持久性胁迫
常规微塑料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP和聚苯乙烯PS）对蚯蚓适应性指标的影响比可生物降解微塑料更为显著。存活率、生长率和繁殖力均受到更强抑制，且呈现明显的剂量依赖性毒性模式。随着暴露剂量增加，常规微塑料引起CAT、POD活性和MDA含量显著上升，表明抗氧化响应和脂质过氧化随微塑料浓度增加而加剧。常规微塑料的持久性增强了其在土壤中的长期积累潜力，其疏水表面还能吸附农药、多环芳烃和重金属等污染物，共同进入蚯蚓组织，放大生理胁迫。
可生物降解微塑料：特性依赖的复杂响应
可生物降解微塑料（如聚乳酸PLA和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT）对蚯蚓存活和生长的总体影响较弱，但表现出复杂的粒径依赖性效应。较大粒径的可生物降解颗粒显著降低繁殖产出，而较小粒径颗粒更强影响CAT和谷胱甘肽（GSH）等生物标志物。这种模式表明，不同机制取决于粒径和降解阶段：较小颗粒可能更容易穿透组织或降解为活性中间体刺激氧化应激通路，而较大颗粒可能物理干扰摄食、茧沉积或土壤结构。尽管可生物降解微塑料整体效应较弱，但仍显著增加脂质过氧化、诱导氧化DNA损伤并降低肠道微生物多样性。
影响因素解析：形状、剂量和暴露时长的主导作用
微塑料特性与暴露条件显著调节蚯蚓响应。形状、剂量和暴露时长是主要影响因素：球形微塑料、较高剂量和较长暴露时间导致更低的存活率；不规则形状微塑料、较高剂量和较长暴露时间则更强抑制生长率。生理指标中，MDA是对微塑料特征最敏感的指标，受形状、粒径、剂量和暴露时长共同调节。肠道微生物多样性同样受粒径、剂量和暴露时长显著影响，常规微塑料比可生物降解微塑料引起更强烈的多样性抑制。
生态类群差异：土壤栖息蚯蚓的放大风险
按生态类群分析发现，内栖性和深栖性蚯蚓对微塑料胁迫更为敏感。这些类群的蚯蚓主要摄食矿物土壤或土壤-有机质混合物，具有强烈的掘穴活动，其生物扰动能持续将表层塑料颗粒向下运输，促进沿洞穴壁和排泄物中的沉积和潜在富集，增加长期接触和内负荷。相比之下，表栖性蚯蚓多数生理端点接近零效应，表现出相对较强的耐受性。这种差异凸显了生态特征在微塑料风险评估中的重要性。
作用机制：直接与间接途径共同驱动毒性效应
微塑料通过直接和间接途径影响蚯蚓。直接途径包括摄食引起的物理损伤（肠道上皮磨损、炎症反应）和化学胁迫（添加剂释放、降解副产物）。间接途径涉及改变土壤结构、湿度、微生物食物资源以及扰乱肠道微生物群。微塑料还能作为重金属和有机污染物的载体，增加复合毒性风险。肠道微生物紊乱可能通过改变消化效率、免疫平衡和解毒能力反馈影响宿主生理，形成恶性循环。
研究局限与展望
当前研究存在明显局限性：模式物种偏见（主要使用赤子爱胜蚓E. fetida和安德爱胜蚓E. andrei）、短期实验（<60天）、超环境实际浓度以及可生物降解塑料研究不足限制了结果的推广性。未来研究应关注长期暴露、环境相关剂量、更多物种和土壤类型，结合多组学分析阐明功能变化，为微塑料的生态风险评估提供更全面的科学依据。
结论与启示
微塑料对蚯蚓适应性、生理和肠道微生物均产生显著影响，其中存活率、生长率以及MDA、8-OHdG和ROS等氧化应激标志物最为敏感。可生物降解微塑料并未消除生态风险，而是引发不同于常规微塑料的响应模式。这一发现对土壤生态系统保护具有重要启示：可生物降解塑料不能被视为安全替代品，塑料管理策略需更加谨慎。研究结果为陆地生态系统微塑料生态风险评估提供了关键见解。
