土壤学报 | 高温与疏水性有机化合物对土壤动物的联合作用研究进展

作者：肖乃川，代文才，王子芳，由乐林，赵 欢，张雅蓉，高 明

单位：西南大学资源环境学院；贵州省农科院农业资源与环境研究所

卷期：《土壤学报》2025年第62卷第3期

背景：双重胁迫下的土壤动物

土壤动物通过调控有机质分解、碳氮循环与土壤结构，在维系土壤生态功能中具有关键作用。气候变暖使平均气温上升、热浪发生频率和强度增大、日温度波动幅度加大；与此同时，人类工业活动释放的大量难降解疏水性有机化合物（HOCs）进入土壤后易富集并长期积累，带来潜在生态风险。高温与HOCs在环境中常同时存在并相互作用，若忽视温度效应，可能导致对HOCs风险的误判。本文聚焦高温与HOCs的联合作用及其在风险评估中的意义，并以不同温度情境为线索展开论述。

恒定高温：基线研究的不足

前期相关研究多在物种最适温度下开展，以获得稳定的剂量-效应关系，但这种简化往往低估了真实风险。恒定高温条件下，HOCs解吸与扩散加快，机体代谢和膜通透性增强，导致体内暴露水平升高；同时，高温引发的损伤修复消耗大量能量，削弱防御功能，进一步增加生物体对HOCs的敏感性，这被称为气候诱导的毒物敏感性（CITS）。另一方面，HOCs本身也会通过增加解毒代谢的能量消耗、改变膜流动性，降低机体耐热性，即毒物诱导的气候敏感性（TICS）。总体而言，CITS与TICS均涉及能量分配权衡并常相互耦合，从而放大联合效应。然而恒定温度情境忽略了自然环境中的热变异性与降温时期的恢复作用，难以全面反映风险。

热浪：连续性与恢复间隔决定效应

热浪作为短期极端高温事件，其高温×HOCs联合作用的机制与恒定高温相似，但具间歇性。若热浪之间恢复间隔充足，机体可部分修复损伤；若间隔不足，热损伤与化学毒性会累积，导致繁殖存活等受损。已有实验发现，连续热浪与HOCs暴露多表现为协同效应，但也存在拮抗或无效应，提示在风险评估中需明确表征热浪的强度、持续时间和恢复间隔。

日温度波动：均值与幅度的双重作用

昼夜温度波动是最常见的自然场景。其效应取决于均值相对最适温度（Topt）的位置及波动幅度大小。当均值接近或超过Topt且幅度较大时，白天的高温易造成损伤，夜间恢复不足以修复，若同时存在HOCs暴露，能量分配矛盾加剧，风险显著上升。

风险评估中的挑战

当前生态风险评估通常基于最适温度下的恒定条件，忽视温度效应，可能带来三类偏差：1）低估体内实际暴露水平；2）忽略峰值与恢复节律导致的非线性毒性；3）因模型选取不当而误判作用模式。改进方向包括：在试验设计和数据解释中明确温度参数（均值、幅度、峰值持续时间、恢复间隔）；在风险评估框架中纳入多温度情境数据，以更贴近真实生态过程。

展望

在气候变暖背景下，高温与HOCs对土壤动物的联合作用普遍表现为协同效应，严重威胁其多样性与生态功能。未来研究应关注：1）在风险评价中纳入温度因素，在更贴近现实的温度场景下开展实验与建模，避免低估或误判污染风险；2）加强分子、个体、种群到群落各层次的联动研究，揭示普适机制；3）推动生态毒理学模型发展，如动态能量预算、毒代-毒效动力学、有害结局路径，以整合多源数据并实现跨尺度预测。这些工作将有助于更加科学地评估污染物在气候变化背景下的真实生态风险，并为土壤生态保护和环境管理政策提供有力支撑。

图1 高温与HOCs对土壤动物的有害结局路径（IE：initiating event，启动事件；KE：key event，关键事件；AO: adverse outcome，有害结局）

附图说明：基于现有研究归纳的有害结局路径框架，展示了高温与HOCs对土壤动物的联合作用。在启动事件，高温促进HOCs解吸扩散并改变膜功能，触发防御机制，造成能量分配失衡；在关键事件，进一步引发膜损伤和内稳态破坏，从而放大毒性；最终在有害结局阶段表现为个体生存表现下降，并影响更高生物层级。需要说明的是，高温并未引入新的毒性机制，而是主要通过提高暴露水平、破坏稳态和加剧能量分配失衡来强化污染物效应。