该论文发表于《Environmental Science & Technology》，以轮胎磨损颗粒（TWPs）为研究对象，指出其作为一类区别于传统聚合物微塑料的独立污染物，是土壤微塑料污染的主要来源，当前其对植物生长的影响无法从普通微塑料研究中推导，存在显著知识空白。论文通过整合现有研究证据，提出植物中心的生态进化分析框架，系统解析了 TWPs 对植物的直接与间接作用机制，并明确了该领域未来的五大研究重点，同时搭建了机制研究与环境风险评估、政策制定的关联路径，为理解 TWPs 对土壤 - 植物系统的影响提供了全新的分析范式。

一、TWPs 的核心特征与研究定位

1.轮胎磨损颗粒（TWPs）由轮胎磨损产生，约 1/3 的排放物沉积于土壤，是土壤微塑料污染的主要储库；其为橡胶 - 矿物复合物，含 300 余种化学物质（重金属、多环芳烃 PAHs、6PPD、增塑剂等），且老化（紫外线、高温等）会同步改变颗粒物理性质和渗滤液化学组成，生成 6PPD - 醌等有毒转化产物，产生非线性生态毒性。

2.TWPs 虽常被归为微塑料，但因复杂的化学组成、老化依赖性的转化特征和更高的毒性，应被视为独立的污染物类别，而非普通微塑料的子集。

3.目前关于 TWPs 的研究多聚焦土壤理化和微生物过程，植物中心的响应（生理、根际互作、群落组装等）研究碎片化，而植物是 TWPs 影响陆地生态系统功能的核心生物界面，相关知识空白亟待填补。

二、核心分析框架：植物中心的生态进化框架与 “输入 - 过程 - 输出” 链

三大核心研究范式

1.区分 TWPs 颗粒引发的土壤物理效应（如孔隙堵塞、容重变化）与渗滤液介导的化学胁迫；

2.整合植物生理学、土壤生物地球化学和污染物化学，解析根际 “热点区域” 和微食物网的响应；

3.将 TWPs 的作用机制研究与暴露建模、环境风险评估和政策制定直接关联。

“输入 - 过程 - 输出” 分析链

1.输入：TWP 特异性暴露驱动因素，如颗粒粒径 / 形状、溶解添加剂、在土体 / 根际的空间分布等（TWPs 需被视为动态暴露系统，而非单一颗粒或添加剂的叠加）；

2.过程：土壤微环境改造、老化 / 混合物依赖的化学生物有效性、微生物介导的反馈等关键过程；

3.输出：植物生理胁迫、群落水平的生态过滤、植物 - 土壤反馈的可验证预测结果。

三、TWPs 影响植物生长的具体机制

1. 间接影响：通过改变土壤理化与生物性质发挥作用

1.物理效应：TWPs（粒径 20-220μm）占据土壤孔隙、降低容重和保水性，影响植物根系呼吸与养分吸收；老化后表面性质改变，增强与土壤的相互作用，限制细菌移动、真菌菌丝发育，破坏植物与固氮菌、菌根真菌的共生关系。

2.化学毒性：释放的重金属、PAHs、6PPD 等物质对土壤生物有毒性，老化生成的转化产物（如 6PPD-Q）会干扰蚯蚓、线虫等土壤动物生存，破坏土壤微食物网和碳氮养分循环，降低土壤固碳能力；还会促进抗生素抗性基因的富集与水平转移，进一步改变土壤微生物属性。

3.情境依赖性：TWPs 的影响受浓度、粒径、老化状态、轮胎来源、土壤类型等调控，存在低促高抑的兴奋效应（如低浓度 6PPD 促进植物生长，高浓度则抑制）。

2. 直接影响：直接作用于植物的生理与结构

1.抑制种子萌发、损害根系结构，导致水分和养分吸收受阻；诱导活性氧积累引发氧化应激，干扰植物代谢和光合作用过程；

2.纳米级 TWPs 可能被植物吸收，堵塞植物组织并阻碍养分 / 水分运输；渗滤液中的 Zn⟡+、PAHs、6PPD 等会破坏植物氧化还原稳态，引发激素失衡、叶绿素含量下降，损伤细胞膜完整性；

3.TWPs 颗粒可粘附于植物叶 / 茎表面，阻碍光合作用和气体交换，磨损植物组织并增加病原体入侵风险；

4.初步证据表明，TWPs 的化学效应（渗滤液毒性）可能强于物理效应，但该结论仍需更多实验验证。

3. 群落与生态系统层面：作为 “生态过滤器” 重塑植物群落

1.TWPs 的影响具有物种依赖性，本土植物对其敏感性高于外来入侵植物，其释放的复杂化学物质会为入侵植物创造有利生存条件；

2.通过改变土壤理化和微生物性质，筛选耐胁迫植物物种，改变种间竞争关系，重塑植物群落组成；

3.干扰根际化学环境和植物 - 微生物互作，影响生态系统功能（碳氮循环）和长期韧性，尤其在全球变化背景下，这种影响会进一步放大。

四、该领域的五大未来研究重点

1.老化依赖性毒性变化与长期暴露影响：验证老化对 TWP 毒性、生物有效性的调控假说，建立老化相关的暴露评价指标，开展多土壤类型、多植物功能型的长期实验；

2.多胁迫因子的互作研究：探究 TWPs 与重金属 / 农药等污染物、干旱 / 盐度等全球变化因子的协同 / 拮抗作用，验证其对本土与入侵植物竞争平衡的调控机制；

3.群落水平的生态过滤与生态进化后果：验证 TWPs 塑造植物群落、筛选耐污染微生物并驱动宿主植物进化的假说，通过微宇宙实验和微生物接种实验开展验证；

4.区分颗粒相关与渗滤液介导的机制：通过平行实验分离二者的作用效应，考虑老化对颗粒和渗滤液的同步影响，采用更贴合实际环境的实验设计；

5.跨学科整合、标准化与政策相关指标：建立融合植物学、土壤学、污染生态学的跨学科研究框架；制定 TWPs 监测、风险评估的标准化方法，建立排放因子、阈值浓度等政策相关指标，推动国际监管协调，连接环境科学与公共健康、城市规划、可持续交通政策。

五、通讯作者信息

本文有两位共同通讯作者，贡献均等，具体姓名及单位如下：

1. Guanlin Li（李冠霖）

·单位：江苏大学环境与安全工程学院；江苏省水处理技术与材料协同创新中心（苏州科技大学）

·邮箱：liguanlin@ujs.edu.cn

2. Chunwang Xiao（肖春旺）

·单位：中央民族大学少数民族地区生态环境教育部重点实验室；中央民族大学生命与环境科学学院

·邮箱：cwxiao@muc.edu.cn

图1 轮胎磨损颗粒影响植物生长（A）及未来研究重点（B）的潜在机制概念图。