破譯"隱形塑料入侵術(shù)"，你的菜葉正在偷渡微塑料
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4月9日，國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院汪磊教授課題組、孫紅文教授課題組與美國(guó)麻省大學(xué)阿默斯特分校邢寶山教授課題組，以及中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、東北大學(xué)和北京市農(nóng)林科學(xué)院的聯(lián)合研究進(jìn)展。
該研究題為“Leaf absorption contributes to accumulation of microplastics in plants（葉片吸收促進(jìn)植物對(duì)微塑料的富集）”。團(tuán)隊(duì)針對(duì)植物葉片對(duì)大氣微塑料的潛在吸收行為缺乏有力證明這一問(wèn)題，利用質(zhì)譜、高光譜、原子力顯微鏡-紅外光譜聯(lián)用等檢測(cè)技術(shù)，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(shí)現(xiàn)了真實(shí)環(huán)境中植物葉內(nèi)被吸收微塑料顆粒的成功觀測(cè)，揭示了葉內(nèi)富集微塑料與大氣微塑料的關(guān)聯(lián)，并在模擬暴露實(shí)驗(yàn)中闡明了微塑料可由葉片氣孔吸收、通過(guò)質(zhì)外體途徑進(jìn)入維管束，且會(huì)在毛狀體中積累的吸收和富集機(jī)制。研究首次明確提出葉片吸收大氣微塑料是微塑料進(jìn)入食物鏈和人體的重要途徑，推動(dòng)了微塑料污染研究領(lǐng)域的認(rèn)知進(jìn)步，是我國(guó)在新污染物研究領(lǐng)域取得的又一引領(lǐng)性成果，可為污染物的管理政策制定提供科學(xué)依據(jù)。
植物吸收是很多污染物進(jìn)入食物鏈的重要途徑。植物可通過(guò)根系吸收土壤中的微塑料，但其向上運(yùn)輸效率較低，對(duì)地上可食部分的貢獻(xiàn)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(dǎo)致更直接的污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。南開(kāi)大學(xué)的新污染物研究團(tuán)隊(duì)立足環(huán)境科學(xué)學(xué)科，結(jié)合地學(xué)、生態(tài)學(xué)與分析化學(xué)的方法和前沿技術(shù)，針對(duì)植物葉片對(duì)大氣環(huán)境中微塑料的潛在吸收行為開(kāi)展野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn)室模擬研究。
圖1 天津地區(qū)大氣、樹(shù)葉和蔬菜中的目標(biāo)微塑料濃度
研究團(tuán)隊(duì)選擇滌綸生產(chǎn)企業(yè)與垃圾填埋場(chǎng)等典型區(qū)域，采用團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的“化學(xué)解聚－單體化合物質(zhì)譜檢測(cè)”等技術(shù)定量表征樹(shù)葉中聚對(duì)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(dá)10^4 ng/g，且與葉片生長(zhǎng)時(shí)間、葉片氣體交換能力和大氣污染水平具有顯著相關(guān)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(shù)（AFM-IR），在現(xiàn)場(chǎng)植物葉片中觀測(cè)到被吸收的PET、PS和PA6與PVC復(fù)合體塑料顆粒。
研究團(tuán)隊(duì)還采用現(xiàn)場(chǎng)采集的微塑料粉塵與熒光標(biāo)記、銪標(biāo)記微塑料顆粒開(kāi)展多種形式的暴露實(shí)驗(yàn)，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(zhì)譜表征手段，揭示了微塑料被玉米葉片的氣孔吸收，通過(guò)質(zhì)外體途徑轉(zhuǎn)運(yùn)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(bào)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(duì)于微塑料人體暴露的重要貢獻(xiàn)。揭示了植物對(duì)于環(huán)境微塑料進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而引起生態(tài)系統(tǒng)與人體健康潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要作用。
南開(kāi)大學(xué)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(xué)與工程學(xué)院2021級(jí)環(huán)境科學(xué)專業(yè)博士研究生李燁為該論文第一作者。
南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院擁有環(huán)境科學(xué)首批國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科和環(huán)境污染過(guò)程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)，在新污染物研究方面起步較早、積淀深厚。學(xué)院承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基金項(xiàng)目等重要科研項(xiàng)目，針對(duì)全多氟化合物、多溴聯(lián)苯醚、有機(jī)磷酸酯、納米污染物、抗生素抗性基因等重要新污染物開(kāi)展了系統(tǒng)的前瞻性研究，成果在Nature Geoscience、Nature Communications、PNAS、EHP、ES&T等權(quán)威期刊發(fā)表，先后獲得教育部和天津市科學(xué)技術(shù)研究獎(jiǎng)項(xiàng)十余項(xiàng)。本項(xiàng)研究成果是南開(kāi)大學(xué)環(huán)境學(xué)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
