轮胎磨损颗粒（TWPs）是一类由车辆轮胎与道路表面在正常行驶过程中机械摩擦产生的新兴环境污染物[1]、[2]、[3]。这些微米和纳米级的颗粒主要由降解的轮胎胎面橡胶、合成聚合物和嵌入的化学添加剂组成[2]、[3]。TWPs越来越被认定为一种独特的弹性体微塑料（MP）污染类型，它们与传统的MP（颗粒<5 mm）具有相似的尺寸特征，但其独特的化学组成使其与其他基于聚合物的污染物区分开来[4]、[5]、[6]、[2025]；[7]。相关术语“轮胎和道路磨损颗粒（TRWPs）”不仅包括降解的橡胶材料，还包括聚集的矿物质、道路灰尘和其他颗粒物，形成复杂的复合颗粒[8]、[9]。TRWPs被归类为非排放型交通污染物，被认为是城市空气和土壤污染的主要来源[9]、[10]。
随着全球汽车工业的持续增长[11]、[12]，TWPs的环境负担正在增加。目前估计全球TWPs年排放量已超过600万吨，使其成为最大的微塑料污染源之一[10]、[13]、[14]。预计在未来几十年内，由于发展中国家车辆数量的增加[12]，这些排放量将进一步上升。按人均计算，全球每年TWPs排放量约为0.81 kg/人，但这一数值因地区而异，取决于车辆密度、驾驶模式和道路基础设施[4]、[5]、[2025]；[6]、[15]。由于TWPs体积小、密度低且具有抗降解性，它们在环境中具有很高的持久性，并通过多种途径广泛扩散[4]、[5]、[2025]；[6]、[16]。
已在多种环境介质中检测到TWPs，包括大气颗粒物、淡水系统、土壤和沉积物[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[11]、[17]、[18]。关键的研究表明，高达67%的TWPs沉积在道路附近的土壤中[6]、[9]、[13]、[16]、[19]、[20]、[21]。实地测量显示，路边土壤中的TWPs浓度可高达9.1 mg/kg干重，这种严重的污染水平可能对土壤生态系统功能和农业生产力构成重大威胁[17]、[18]、[22]。除了陆地沉积外，TWPs还通过地表径流、雨水排水系统和市政污水网络进入水生环境[9]、[12]、[15]、[16]、[17]、[18]、[23]。污水处理厂（WWTPs）是TWPs的重要积聚场所，据报道污泥中的TWPs浓度可高达42.7 mg/kg干重[4]、[5]、[2025]，这引发了人们对通过污泥生物固体将轮胎污染物重新引入农业系统的担忧。
TWPs的主要生态风险不仅在于颗粒本身的存在，还在于它们作为轮胎渗滤液释放的复杂化学添加剂混合物[6]、[15]、[16]、[19]、[23]。轮胎胎面配方中含有约5%-10%的化学添加剂，包括硫化剂、抗氧化剂和增塑剂[6]、[19]、[24]。当TWPs接触到土壤水分时，这些添加剂会渗出，形成具有显著植物毒性的生物活性有机化合物混合物[23]、[24]、[25]、[26]、[27]。TL的化学复杂性常常在暴露的生物体内产生“协同效应”，即多种生物活性化合物的联合毒性[16]、[23]、[25]。
尽管TWPs的普遍存在已有文献记载，但关于其对陆地植物系统的影响仍存在关键的知识空白。水稻（Oryza sativa L.）是全球主要粮食作物，为世界上超过一半的人口提供直接热量来源，在亚洲、非洲和拉丁美洲作为主要食物来源[28]。水稻种植系统通常处于长期土壤饱和或淹水状态，这可能促进轮胎渗滤液的释放，增加颗粒态和溶解态污染物的生物可利用性。此外，水稻田通常位于主要交通走廊附近的城郊地区，道路径流可能渗入灌溉系统，导致TWPs污染。目前尚无全面评估轮胎污染物对水稻秧苗生长、氧化应激反应或代谢变化的影响的研究。
因此，本研究的主要目的是系统地探讨TWPs和TL对水稻系统的影响，具体方法包括：（1）评估TWPs和TL对水稻秧苗生长及叶片和根组织氧化反应的影响；（2）分析土壤微生物群落结构和酶活性的变化；（3）利用偏最小二乘路径建模（PLS-PM）整合土壤-微生物-植物相互作用；（4）通过靶向代谢组学阐明高浓度暴露引发的组织特异性生化重编程。
