來源：機電院

近日，塔里木大學機械電氣化工程學院殘膜污染防治團隊在植物吸收微/納米塑料方面取得最新研究進展，揭示了植物吸收微/納塑料條件與轉(zhuǎn)運過程。該成果于2024年9月19日以“Accumulation modes and effects of differentially charged polystyrene nano/microplastics in water spinach (Ipomoea aquatica F.)”為題發(fā)表在國際環(huán)境科學領域頂級學術(shù)期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF13.6，中科院一區(qū)），我校為第一單位。通訊作者為我校青年教師胡燦博士與王旭峰教授。團隊2022級農(nóng)業(yè)工程碩士研究生趙亞川為第一作者。

論文節(jié)選

微塑料污染是全球最新的熱門話題，土壤中納/微塑料通過高等植物吸收進入食物鏈的風險引起了人們的普遍擔憂。然而，高等植物吸收N/MPs的主要影響因素在很大程度上仍不清楚。塔里木大學研究團隊使用鑭系元素銪（Eu）作為雙功能示蹤方法，通過“溶脹法”將其等質(zhì)量濃度摻雜在粒徑為80nm和1μm的聚苯乙烯納/微塑料中（PS-NPs/PS-MPs），再使用氨基和羧基對微球表面進行官能化修飾使其分別帶有正/負電荷。將四種類型的PS微球等濃度投入Hoagland營養(yǎng)液中，將空心菜培養(yǎng)28天。

空心菜根、莖和葉中不同電性的NPs的掃描電子顯微鏡圖像

論文首次證明了帶差異電荷的微/納米塑料更易被空心菜根系吸收，質(zhì)外體途徑是其主要轉(zhuǎn)運路徑。并且，空心菜吸收較大粒徑微塑料主要是由于其根部受損導致了氧化應激水平增高。空心菜體內(nèi)積累量最多的為NPs-COOH（平均濃度1640.16 mg L^-1），積累量最少的為NPs-NH₂（平均濃度253.7 mg L^-1）。在Zeta電位為-54.14-33.66 mV，粒徑為17.42-1454.93 nm的區(qū)間內(nèi)，N/MPs從根向莖易位的主要影響因素為粒徑，而從水培溶液進入根和從莖向葉易位的主要影響因素均為Zeta電位，表明除粒徑外，表面電荷是微/納米塑料在空心菜體內(nèi)吸收和轉(zhuǎn)運的主要影響因素。不同電性的微/納米塑料均引起空心菜根部的滲透脅迫。葉片內(nèi)少量的微/納米塑料可以顯著刺激葉綠素的產(chǎn)生（P>0.05），而過量N/MPs會導致葉綠素含量顯著下降（P<0.05）。研究結(jié)果表明微/納米塑料的表面電荷通過改變根部氧化應激水平從而有效影響了空心菜對微/納米塑料的吸收和轉(zhuǎn)運過程。

空心菜根部對不同粒徑和表面電性的N/MPs的吸收機制

論文中重新定義了納米塑料和微塑料的尺寸界限，并打破了這一領域的常規(guī)認知，揭示了納/微塑料表面電性對高等植物吸收納/微塑料過程中起到的重要作用，有助于了解植物吸收微塑料的主要方式與過程，研究結(jié)果可為微塑料與植物間的互相作用機理提供新的見解，能為作物生長科學管理提供幫助。

該論文得到了國家自然科學基金（32060288、32160300）和塔里木大學研究生科研創(chuàng)新項目（TDGR120351）的支持。（文/圖：董翻過 趙亞川）

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135892