纳米二硫化钼对赤子爱胜蚓的时依性双重毒性效应：低浓度修复与高浓度持续损伤机制

《Journal of Environmental Sciences》：Concentration-time dependent dual toxicity of nano-MoS 2 to Eisenia fetida: remediation at low concentration versus persistent damage at high concentration

　　本文系统揭示了纳米二硫化钼（nano-MoS2）在土壤中对模式生物赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）的浓度-时间双重依赖毒性机制。研究发现低浓度（≤50 mg/kg）短期暴露可激活抗氧化防御系统（如SOD、CAT），而高浓度（≥200 mg/kg）通过氧化应激（ROS、MDA、LDH、PCO指标上升）引发表皮组织损伤和代谢抑制（能量代谢、氨基酸合成受阻）。研究首次提出50 mg/kg毒性阈值及甘油磷脂代谢补偿通路，为纳米材料土壤生态风险预警提供新视角。

　　

研究亮点

纳米二硫化钼（nano-MoS₂）对赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）生长和繁殖的影响

如图1a所示，不同处理组在回避反应方面存在显著差异。当纳米二硫化钼浓度高达1000毫克/千克时，赤子爱胜蚓会触发明显的回避反应。本研究所选浓度（除10毫克/千克外）均在一定程度上引发了回避反应，但回避行为并不显著。与我们的结果类似，暴露于银纳米颗粒（AgNPs）的蚯蚓也表现出浓度依赖性的回避行为。

结论

本研究通过多维度阐明了纳米二硫化钼（nano-MoS₂）对赤子爱胜蚓（E. fetida）的浓度和时间依赖性生态毒理机制。在低浓度（≤50毫克/千克）下，纳米二硫化钼最初对赤子爱胜蚓的生长和胞外聚合物（EPS）分泌产生短暂刺激作用，而长期暴露则导致生长、繁殖和呼吸受到慢性抑制。相反，较高浓度（>50毫克/千克）会引发急性死亡、严重的生长抑制以及大分子合成的浓度依赖性抑制。值得注意的是，高浓度纳米二硫化钼对赤子爱胜蚓的毒性随时间推移而持续，并未逐渐减弱。氧化应激被确定为主要毒性机制，扫描电镜（SEM）和组织切片分析观察到的浓度依赖性表皮和组织病理学损伤支持了这一结论。与对照组相比，检测到活性氧（ROS）和氧化损伤标志物（例如丙二醛MDA、乳酸脱氢酶LDH、蛋白质羰基PCO）水平升高，且效应随浓度和暴露时间延长而增强。抗氧化酶活性对浓度呈现"倒U型"响应，低浓度时活性增加，但高浓度长期暴露下随时间推移而下降。代谢组学分析进一步表明，高浓度（500毫克/千克）抑制能量代谢和氨基酸合成，而低浓度（50毫克/千克）则增强甘油磷脂代谢以发挥膜保护作用。这些发现证明，纳米二硫化钼表现出浓度依赖性和时间累积毒性，通过氧化应激诱导的结构和代谢紊乱损害赤子爱胜蚓的活力。50毫克/千克毒性阈值及相关代谢补偿途径的确定，推进了纳米材料污染土壤的早期预警框架。