摘要
聚乙烯微塑料（Polyethylene microplastics，PE MPs）和重金属纳米氧化物（纳米氧化镓，nano-Ga2O3；纳米氧化镍，nano-NiO）不断进入土壤环境，但缺乏对其相关的研究。研究以 PE MPs 和重金属纳米氧化物（nano-Ga2O3 和 nano-NiO）为研究对象，选用安德爱胜蚓（Eisenia andrei）为受试动物，研究 PE MPs和重金属纳米氧化物（nano-Ga2O3和nano-NiO）的单一和复合污染对蚯蚓和土壤酶的影响。主要结果如下： （1）通过回避实验和急性毒性实验，蚯蚓对低于 20480 mg/kg nano-Ga2O3的回避反应值低于80%。当土壤中nano-NiO浓度大于10240 mg/kg时，蚯蚓表现出显著的回避行为。采用 Logistic 函数拟合所得的半致死浓度（LC50）显示，蚯蚓在两种重金属纳米氧化物污染土壤中的伴随暴露时间延长而降低，nano-Ga2O3污染土壤对蚯蚓的LC50从 11224.51 mg/kg （48 h）下降至 2319.11 mg/kg（14 d）， nano-NiO污染土壤对蚯蚓的 LC50从 17263.82 mg/kg （24 h）迅速下降至 1047.46 mg/kg（14 d）。 （2）Nano-Ga2O3会抑制蚯蚓的生长和蛋白质合成，刺激过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性，诱导氧化应激反应，丙二醛（MDA）、暴露于 nano-NiO 的蚯蚓在 28 天内蛋白质含量降低了0.77%~33.57%，SOD、POD 和 CAT 活性先升高后降低，而 MDA 含量上升了2.21%~121.74%。同时，AchE 活性下降了 10.79%~24.33%，纤维素酶和 Na+/K+-ATPase活性随时间和浓度的增加分别上升了 15.66%~74.96%和 12.83%~100.17%，此外，蚯蚓对 nano-Ga2O3和 nano-NiO的生物富集呈剂量效应关系。IBRv2结果表明，nano-Ga2O3和nano-NiO的毒性与浓度和暴露时间密切相关。生长抑制指数表明，nano-Ga2O3对蚯蚓的生长抑制程度低于nano-NiO的土壤中。 （3）蚯蚓在暴露于 PE MPs污染土壤后，显示出生物标志物和其响应指数的显著增加，表明PE MPs对蚯蚓产生了毒性影响。蚯蚓在与PE MPs和重金属纳米氧化物接触后，生物标志物响应指数显示出显著但复杂的响应，伴随时间的延长先升高后降低。在相同暴露时间下，PE MPs 和 nano-Ga2O3呈现的响应指数低于PE MPs和 nano-NiO，表明 PE MPs与 nano-NiO的综合毒性更强，且伴随 PE MPs的浓度增加而增加。效应加和指数表明，PE MPs 与 nano-NiO 的联合毒性为拮抗作用，PE MPs 和 nano-Ga2O3的联合毒性在低效应下为拮抗作用，而在高效应下为协同作用。 （4）通过土培实验，结合金属形态分析、生物有效性和生物可给性的指标。研究表明，在添加 PE MPs 和 nano-Ga2O3的土壤中，PE MPs 提升了弱酸提取态-镓和可氧化态镓，降低了可氧化态-镓和残渣态-镓。在添加 PE MPs 和的 nano-NiO土壤中，PE MPs显著增加了弱酸提取态-镍的比例。同时，PE MPs显著增加了土壤中 nano-Ga2O3的生物有效性和生物可给性，与 PE MPs的浓度呈正相关，增幅范围为 27.03%~73.54%和 9.16%~58.21%。PE MPs 显著降低了土壤中 nano-NiO的生物可给性，降幅范围为14.99%~30.65%。 （5）通过蚯蚓暴露实验，结合金属形态和土壤酶活性，研究了蚯蚓对 nano-Ga2O3和nano-NiO污染土壤的影响。研究表明，蚯蚓的活动显著提升了土壤中弱酸提取态-镓（20.43%~64.70%）、弱酸提取态-镍（18.45%~42.44%）和可氧化态-镍（17.54%~46.02%），显著降低了残渣态-镍（3.86%~9.47%）。蚯蚓在污染土壤中的增加了蔗糖酶活性（7.33%~43.08%）、脲酶活性（7.61%~72.27%）、蛋白酶活性（10.00%~53.26%）和中性磷酸酶活性（8.40%~46.43%），降低了过氧化氢酶活性（1.81%~9.04%）。几何均值指数（GMean）的上升表明，蚯蚓活动可以促进土壤中酶的释放和活性增加。土壤酶活性与土壤金属形态存在复杂关系，不同重金属纳米氧化物对金属形态和土壤酶的响应也不同。 该研究旨在探讨 PE MPs与重金属纳米氧化物（nano-Ga2O3和 nano-NiO）对蚯蚓及土壤酶活性的影响，提供了科学的参考。
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