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微塑料是指小于5mm的各类塑料碎片。由于尺寸小和比表面大等特性,微塑料普遍被认为具有比大型塑料更大的环境危害,现已成为一个全球关注的环境问题。近年来,微塑料的相关毒理学研究有所增多,然而大多数研究均基于统一规格的单一类型微塑料开展,对不同类型和粒径的微塑料之间的毒性差异知之甚少。另外,相关研究显示微塑料暴露能够诱导生物产生机械损伤、炎症和应激等效应,但具体的毒性机制研究尚未阐明。本研究以粒径为70μm相近尺寸的聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）微塑料颗粒,和粒径为0.05、0.1、0.5、1.0、2.0和5.0μm的不同尺寸聚苯乙烯（PS）微塑料颗粒为代表,以土壤动物秀丽隐杆线虫及淡水脊椎动物斑马鱼为模式生物,系统研究了微塑料颗粒的毒性效应及其机制。L1或L2期线虫暴露于附有微塑料浓度梯度为0.5-10.0mg·m-2的培养基表面或浓度为1mg·L-1的微塑料溶液中2-3d。成年斑马鱼暴露于浓度梯度为0.001-10mg·L-1的微塑料溶液中10d。从线虫或斑马鱼的生长发育、肠道损伤、氧化应激及运动神经毒性等方面,比较分析了多种类型和粒径的微塑料颗粒的毒性效应。并利用多种荧光标记的转基因线虫,从分子基因水平研究了PS颗粒对线虫体内钙相关蛋白、肠腔内酸度相关基因及谷胱甘肽S-转移酶等表达的影响。主要结果如下:（1）0.5-10.0mg·m-2的PA、PE、PP、PVC（70μm）和PS（1.0和5.0μm）颗粒慢性暴露均能诱导线虫的致死率升高,但与暴露浓度无关。在5mg·m-2的浓度下,不同类型及粒径的微塑料颗粒使得线虫的体长受到抑制、怀卵数及后代数目下降。同时1mg·L-1、粒径为0.1-5.0μm的PS颗粒使线虫的寿命缩短。其中1.0μm的PS颗粒对线虫的存活率、体长、生殖及寿命的影响最大。（2）1mg·L-1、粒径为70μm的PA、PE、PP和PVC颗粒暴露均能显著诱导斑马鱼的肠道绒毛褶皱破裂和肠道上皮细胞破损。粒径为0.05和1.0μm的PS颗粒(1mg·L-1)慢性暴露能够引起线虫的肠膜形态异常和上皮细胞破裂。此外,粒径为0.05和1.0μm的PS颗粒在1mg·L-1的浓度暴露后,线虫体内钙相关蛋白GCaMP表达降低,肠腔内酸度相关基因vha-6、opt-2和nhx-2表达升高。（3）5mg·m-2的PA、PE、PP、PVC和PS颗粒暴露均能诱导线虫体内谷胱甘肽S-转移酶表达显著升高。浓度为200μmol·L-1的抗氧化剂姜黄素、原花青素或抗生素土霉素均能有效逆转抑制1mg·L-1的PS颗粒（0.1-5.0μm）所诱导的线虫谷胱甘肽S-转移酶的表达上调。（4）粒径为0.1-0.5μm的PS颗粒在1mg·L-1的浓度慢性暴露下能引起线虫的头部摆动和身体弯曲频率加快。同时PS颗粒暴露后,线虫平均爬行速度和爬行弯曲角度变化频率表现出有规律性变化特征。1mg·L-1的PS颗粒（0.1-5.0μm）暴露后,线虫体内与运动相关的乙酰胆碱能和GABA能神经元表现出退变和损伤特征,但多巴胺能神经元并未受到影响。以上实验结果表明:（1）单纯微塑料颗粒对线虫的生长发育毒性很大程度上取决于其粒径大小。（2）肠道是微塑料颗粒毒性效应的主要靶向器官之一,在肠腔内与机体发生物理作用,进而诱导线虫及斑马鱼的肠道组织发生病理学改变。（3）微塑料颗粒引发线虫的慢性神经毒性,使线虫的运动行为发生障碍,并导致线虫体内部分运动相关神经元退变损伤。（4）线虫体内钙相关蛋白、肠腔酸度基因表达异常和氧化应激是微塑料颗粒毒性效应的重要机制。本论文系统比较了不同类型和粒径的微塑料颗粒对线虫及斑马鱼的毒性效应差异,揭示了微塑料颗粒的粒径依赖性毒性。同时,对线虫及斑马鱼的肠道病理学检查、线虫钙相关蛋白及肠腔酸度相关基因表达和谷胱甘肽S-转移酶相关的氧化应激等的研究,为微塑料的毒性作用途径和机制提供了新的见解及证据。此外,本论文揭示了微塑料颗粒对线虫的慢性神经毒性。这些研究结果为揭示微塑料颗粒的环境危害和健康风险提供了重要科学依据。