破譯"隱形塑料入侵術"，你的菜葉正在偷渡微塑料
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4月9日，國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表南開大學環(huán)境科學與工程學院汪磊教授課題組、孫紅文教授課題組與美國麻省大學阿默斯特分校邢寶山教授課題組，以及中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、東北大學和北京市農林科學院的聯(lián)合研究進展。
該研究題為“Leaf absorption contributes to accumulation of microplastics in plants（葉片吸收促進植物對微塑料的富集）”。團隊針對植物葉片對大氣微塑料的潛在吸收行為缺乏有力證明這一問題，利用質譜、高光譜、原子力顯微鏡-紅外光譜聯(lián)用等檢測技術，成功突破了環(huán)境樣品中微塑料的粒徑尺寸限制及生物富集水平難以定量表征的研究瓶頸，實現(xiàn)了真實環(huán)境中植物葉內被吸收微塑料顆粒的成功觀測，揭示了葉內富集微塑料與大氣微塑料的關聯(lián)，并在模擬暴露實驗中闡明了微塑料可由葉片氣孔吸收、通過質外體途徑進入維管束，且會在毛狀體中積累的吸收和富集機制。研究首次明確提出葉片吸收大氣微塑料是微塑料進入食物鏈和人體的重要途徑，推動了微塑料污染研究領域的認知進步，是我國在新污染物研究領域取得的又一引領性成果，可為污染物的管理政策制定提供科學依據(jù)。
植物吸收是很多污染物進入食物鏈的重要途徑。植物可通過根系吸收土壤中的微塑料，但其向上運輸效率較低，對地上可食部分的貢獻有限。大氣中的微塑料污染廣泛存在，如能被植物葉片直接吸收，將導致更直接的污染生態(tài)風險。南開大學的新污染物研究團隊立足環(huán)境科學學科，結合地學、生態(tài)學與分析化學的方法和前沿技術，針對植物葉片對大氣環(huán)境中微塑料的潛在吸收行為開展野外調查與實驗室模擬研究。
圖1 天津地區(qū)大氣、樹葉和蔬菜中的目標微塑料濃度
研究團隊選擇滌綸生產企業(yè)與垃圾填埋場等典型區(qū)域，采用團隊創(chuàng)建的“化學解聚－單體化合物質譜檢測”等技術定量表征樹葉中聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）微塑料及塑料低聚物的污染水平。發(fā)現(xiàn)部分植物葉片中PET和PS聚合物的濃度最高可達10^4 ng/g，且與葉片生長時間、葉片氣體交換能力和大氣污染水平具有顯著相關性。采用高光譜成像（HSI）和原子力顯微鏡－紅外光譜聯(lián)用技術（AFM-IR），在現(xiàn)場植物葉片中觀測到被吸收的PET、PS和PA6與PVC復合體塑料顆粒。
研究團隊還采用現(xiàn)場采集的微塑料粉塵與熒光標記、銪標記微塑料顆粒開展多種形式的暴露實驗，利用HSI、激光共聚焦顯微鏡及激光剝蝕電感耦合等離子體質譜表征手段，揭示了微塑料被玉米葉片的氣孔吸收，通過質外體途徑轉運至維管組織，以及在葉片毛狀體中積累的行為規(guī)律。
研究還報道了蔬菜中微塑料的濃度水平，提示了露天種植的葉菜類蔬菜對于微塑料人體暴露的重要貢獻。揭示了植物對于環(huán)境微塑料進入食物鏈，進而引起生態(tài)系統(tǒng)與人體健康潛在風險的重要作用。
南開大學為第一通訊單位，汪磊教授、邢寶山教授、孫紅文教授為該論文通訊作者。環(huán)境科學與工程學院2021級環(huán)境科學專業(yè)博士研究生李燁為該論文第一作者。
南開大學環(huán)境科學與工程學院擁有環(huán)境科學首批國家重點學科和環(huán)境污染過程與基準教育部重點實驗室等科研平臺，在新污染物研究方面起步較早、積淀深厚。學院承擔多項國家重點研發(fā)計劃項目、國家重點基金項目等重要科研項目，針對全多氟化合物、多溴聯(lián)苯醚、有機磷酸酯、納米污染物、抗生素抗性基因等重要新污染物開展了系統(tǒng)的前瞻性研究，成果在Nature Geoscience、Nature Communications、PNAS、EHP、ES&T等權威期刊發(fā)表，先后獲得教育部和天津市科學技術研究獎項十余項。本項研究成果是南開大學環(huán)境學科成立五十周年之際在新污染物研究方面取得的重要突破。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08831-4
