近日，南京师范大学海洋科学与工程学院、江苏省海-陆环境演变与生态建设高校重点实验室杨家新教授课题组在利用轮虫作为受试动物进行退役锂电池渗滤液生态风险评估方面取得新进展。相关成果以“Generational toxicity and incomplete recovery from spent lithium-ion battery leachate in an aquatic microinvertebrate Brachionus asplanchnoidis”为题发表于国际权威期刊《Environmental Science & Technology》（中科院1区Top，2025年影响因子11.3）。

图1 论文图形摘要

随着锂离子电池广泛应用，新能源汽车锂电池规模化退役持续增加，其废弃物潜在生态风险日益受到关注。由于处理体系尚未完善，退役锂电池在不当处置、长期贮存及回收过程中均可能产生渗滤液，并经径流、渗漏和下渗等途径对水环境构成潜在威胁。因此，选择适合受试动物系统评估退役锂电池渗滤液的生态效应及长期风险具有重要意义。

该项工作以水域生态系统常见晶囊臂尾轮虫（Brachionus asplanchnoidis）为受试生物，研究了退役锂电池渗滤液对典型浮游动物的毒性效应。结果表明，渗滤液及其典型组分（锂、钴、镍、萘和菲）均可引发轮虫急性死亡；在亚致死浓度下，亦可通过干扰氧化应激和消化免疫相关生化指标，损害个体生理功能，进而引发种群动态异常。

图2 锂电池渗滤液暴露及解除后晶囊臂尾轮虫的形态学变化。本图展示实验期间轮虫的显微图像，包括对照组（CK，海水培养）、暴露组（LE，渗滤液暴露）和恢复组（LR，暴露后转入海水恢复）

轮虫受渗滤液胁迫后表现出一定的恢复能力。摄食等行为学指标恢复弹性较好，而形态、生长和生活史等指标恢复相对滞后。氨基酸代谢、能量供应和免疫应激通路异常是渗滤液的重要毒性机制，而维生素和蛋白质的消化吸收过程在轮虫恢复中发挥着关键作用。渗滤液亦可干扰轮虫离子转运和渗透调控，诱导其细胞凋亡和重金属解毒过程。

图3 晶囊臂尾轮虫多世代种群生态学参数响应。本图展示不同处理谱系在F₁至F₆代间的种群密度变化，包括多代对照组（F_nC，世代海水培养）、多代暴露组（F_nM，世代渗滤液暴露）、跨代恢复组（F_nT，F₀M子代转入海水恢复）和营养恢复组（F_nN，F₀M子代转入添加外源营养物质的海水恢复）

渗滤液对轮虫具有多世代毒性和跨世代效应。持续接触渗滤液可增强轮虫的代际敏感性，加剧个体衰退，最终导致谱系崩溃。即使胁迫解除，不利效应仍可在多个世代间延续，可能与毒素累积、适应能力下降及表观遗传修饰有关，而外源营养干预有利于恢复进程。

图4 锂电池渗滤液暴露及解除后对晶囊臂尾轮虫代谢功能的影响。（A）差异代谢物热图；（B–C）差异代谢物富集通路；（D–E）富集通路相关性网络

综上，该研究系统评估了退役锂电池渗滤液对典型浮游动物晶囊臂尾轮虫的生态效应，综合短期、慢性及多世代维度，揭示了轮虫在锂电池渗滤液暴露下的形态、生理、生化、代谢及基因表达响应，以及暴露解除后的恢复能力，为渗滤液环境风险评价奠定科学基础，也为水域生态潜在威胁识别和退役锂电池监管政策制定提供理论支撑。

图5 锂电池渗滤液暴露及解除后对晶囊臂尾轮虫生理生化指标的影响。（A）综合生物响应指数星状图；（B–C）渗透调控、细胞凋亡与金属结合相关基因相对表达水平；（D）基因表达与差异代谢物间的皮尔森相关性热图

我校2025届硕士毕业生冯一凡（现就读于中山大学海洋科学学院）为论文第一作者，2023级博士研究生邢逸夫为共同第一作者，实验室杨家新教授为唯一通讯作者，南京师范大学为第一署名单位。该研究获得国家自然科学基金项目（批准号：31772458、32470490）资助。