科研進(jìn)展
微塑料在小麥幼苗體內的積累分布及其對小麥生長(cháng)和生理的影響研究獲新進(jìn)展
近年來(lái)，農田、林地等內陸土壤生態(tài)系統的微塑料污染問(wèn)題日益受到廣泛關(guān)注。地表徑流、污水灌溉、農業(yè)設施(農用地膜等)、肥料施用(污泥、有機肥等)，以及大氣沉降等是內陸土壤中微塑料污染的重要來(lái)源。土壤中微塑料不僅通過(guò)食物鏈傳遞、富集，帶來(lái)潛在的環(huán)境健康風(fēng)險，也影響土壤作物的生長(cháng)發(fā)育。土壤中微塑料能否直接進(jìn)入作物，以及其對作物的相關(guān)毒性效應等方面研究需引起重視。
關(guān)于植物中微塑料檢測多集中于熒光標記方法，但其存在一定缺陷，如植物組織自發(fā)熒光的干擾，導致出現假陽(yáng)性的熒光信號。該方法是使用傳統熒光探針可視化植物中微塑料的一個(gè)普遍挑戰。由于微塑料的體積小和類(lèi)似生物質(zhì)元素組成，也是檢測方法的一個(gè)技術(shù)挑戰。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)植物中微塑料檢測新技術(shù)，為實(shí)現植物中微塑料的準確檢測和定量提供新的思路。
基于上述科學(xué)問(wèn)題，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)西北研究院）范橋輝研究團隊與中國科學(xué)院南京土壤研究所駱永明研究團隊進(jìn)行深入合作研究，利用高光譜增強暗場(chǎng)顯微鏡記錄了在400-1000 nm波長(cháng)范圍內的高光譜傳感器中PS的獨特光譜特征，進(jìn)而準確示蹤了200 nm無(wú)標記聚苯乙烯微塑料（PS）在小麥幼苗中的積累狀態(tài)。研究表明，PS主要在木質(zhì)部導管內壁積累，并隨蒸騰流向地上部傳輸。高濃度PS顯著(zhù)改變了小麥根系導水率，抑制了小麥主根和地上部生長(cháng)，降低了小麥葉片光合作用，并對小麥幼苗造成嚴重的氧化損傷。通過(guò)對比小麥暴露在PS及其透析液后的生理生化指標發(fā)現，PS透析液對小麥生長(cháng)、光合色素、抗氧化系統均無(wú)顯著(zhù)影響?？梢酝茰y，暴露后小麥所產(chǎn)生的毒性效應是由PS本身而不是由其合成過(guò)程中所添加的化學(xué)試劑引起的。研究成果可為準確認識土壤-植物系統中微塑料的地球化學(xué)過(guò)程和行為提供重要理論基礎，并可為微塑料的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險和毒性評估等提供理論支持。
該成果以Visual tracking of label-free microplastics in wheat seedlings and their effects on crop growth and physiology為題發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域權威期刊Journal of Hazardous Materials。西北研究院博士生李瑞杰為論文第一作者，范橋輝研究員、駱永明研究員為通訊作者。該研究獲國家自然科學(xué)基金資助。
圖1 PS微球在小麥根和地上部的積累分布，PS微球及其透析液其對小麥生長(cháng)和生理影響
