发布时间：2024-10-06 作者： 浏览次数：次
来源：机电院
近日，塔里木大学机械电气化工程学院残膜污染防治团队在植物吸收微/纳米塑料方面取得最新研究进展，揭示了植物吸收微/纳塑料条件与转运过程。该成果于2024年9月19日以“Accumulation modes and effects of differentially charged polystyrene nano/microplastics in water spinach (Ipomoea aquatica F.)”为题发表在国际环境科学领域顶级学术期刊《Journal of Hazardous Materials》（IF13.6，中科院一区），我校为第一单位。通讯作者为我校青年教师胡灿博士与王旭峰教授。团队2022级农业工程硕士研究生赵亚川为第一作者。
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微塑料污染是全球最新的热门话题，土壤中纳/微塑料通过高等植物吸收进入食物链的风险引起了人们的普遍担忧。然而，高等植物吸收N/MPs的主要影响因素在很大程度上仍不清楚。塔里木大学研究团队使用镧系元素铕（Eu）作为双功能示踪方法，通过“溶胀法”将其等质量浓度掺杂在粒径为80nm和1μm的聚苯乙烯纳/微塑料中（PS-NPs/PS-MPs），再使用氨基和羧基对微球表面进行官能化修饰使其分别带有正/负电荷。将四种类型的PS微球等浓度投入Hoagland营养液中，将空心菜培养28天。
空心菜根、茎和叶中不同电性的NPs的扫描电子显微镜图像
论文首次证明了带差异电荷的微/纳米塑料更易被空心菜根系吸收，质外体途径是其主要转运路径。并且，空心菜吸收较大粒径微塑料主要是由于其根部受损导致了氧化应激水平增高。空心菜体内积累量最多的为NPs-COOH（平均浓度1640.16 mg L-1），积累量最少的为NPs-NH2（平均浓度253.7 mg L-1）。在Zeta电位为-54.14-33.66 mV，粒径为17.42-1454.93 nm的区间内，N/MPs从根向茎易位的主要影响因素为粒径，而从水培溶液进入根和从茎向叶易位的主要影响因素均为Zeta电位，表明除粒径外，表面电荷是微/纳米塑料在空心菜体内吸收和转运的主要影响因素。不同电性的微/纳米塑料均引起空心菜根部的渗透胁迫。叶片内少量的微/纳米塑料可以显著刺激叶绿素的产生（P>0.05），而过量N/MPs会导致叶绿素含量显著下降（P<0.05）。研究结果表明微/纳米塑料的表面电荷通过改变根部氧化应激水平从而有效影响了空心菜对微/纳米塑料的吸收和转运过程。
空心菜根部对不同粒径和表面电性的N/MPs的吸收机制
论文中重新定义了纳米塑料和微塑料的尺寸界限，并打破了这一领域的常规认知，揭示了纳/微塑料表面电性对高等植物吸收纳/微塑料过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与过程，研究结果可为微塑料与植物间的互相作用机理提供新的见解，能为作物生长科学管理提供帮助。
该论文得到了国家自然科学基金（32060288、32160300）和塔里木大学研究生科研创新项目（TDGR120351）的支持。（文/图：董翻过 赵亚川）
