圖源：Pixabay
4月9日，國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）線上發表南開大學環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環境研究中心、東北大學和北京市農林科學院的聯合研究進展。
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膠的富集）”。團隊針對植物葉片對大氣微塑膠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-紅外光譜聯用等檢測技術，成功突破了環境樣品中微塑膠的粒徑尺寸限制及生物富集水平難以定量表徵的研究瓶頸，實現了真實環境中植物葉內被吸收微塑膠顆粒的成功觀測，揭示了葉內富集微塑膠與大氣微塑膠的關聯，並在模擬暴露實驗中闡明瞭微塑膠可由葉片氣孔吸收、透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膠是微塑膠進入食物鏈和人體的重要途徑，推動了微塑膠汙染研究領域的認知進步，是我國在新汙染物研究領域取得的又一引領性成果，可為汙染物的管理政策制定提供科學依據。
植物吸收是很多汙染物進入食物鏈的重要途徑。植物可透過根系吸收土壤中的微塑膠，但其向上運輸效率較低，對地上可食部分的貢獻有限。大氣中的微塑膠汙染廣泛存在，如能被植物葉片直接吸收，將導致更直接的汙染生態風險。南開大學的新汙染物研究團隊立足環境科學學科，結合地學、生態學與分析化學的方法和前沿技術，針對植物葉片對大氣環境中微塑膠的潛在吸收行為開展野外調查與實驗室模擬研究。
圖1 天津地區大氣、樹葉和蔬菜中的目標微塑膠濃度
研究團隊選擇滌綸生產企業與垃圾填埋場等典型區域，採用團隊建立的“化學解聚－單體化合物質譜檢測”等技術定量表徵樹葉中聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚苯乙烯（PS）微塑膠及塑膠低聚物的汙染水平。發現部分植物葉片中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汙染水平具有顯著相關性。採用高光譜成像（HSI）和原子力顯微鏡－紅外光譜聯用技術（AFM-IR），在現場植物葉片中觀測到被吸收的PET、PS和PA6與PVC複合體塑膠顆粒。
研究團隊還採用現場採集的微塑膠粉塵與熒游標記、銪標記微塑膠顆粒開展多種形式的暴露實驗，利用HSI、雷射共聚焦顯微鏡及雷射剝蝕電感耦合等離子體質譜表徵手段，揭示了微塑膠被玉米葉片的氣孔吸收，透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律。
研究還報道了蔬菜中微塑膠的濃度水平，提示了露天種植的葉菜類蔬菜對於微塑膠人體暴露的重要貢獻。揭示了植物對於環境微塑膠進入食物鏈，進而引起生態系統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。環境科學與工程學院2021級環境科學專業博士研究生李燁為該論文第一作者。
南開大學環境科學與工程學院擁有環境科學首批國家重點學科和環境汙染過程與基準教育部重點實驗室等科研平臺，在新汙染物研究方面起步較早、積澱深厚。學院承擔多項國家重點研發計劃專案、國家重點基金專案等重要科研專案，針對全多氟化合物、多溴聯苯醚、有機磷酸酯、奈米汙染物、抗生素抗性基因等重要新汙染物開展了系統的前瞻性研究，成果在Nature Geoscience、Nature Communications、PNAS、EHP、ES&T等權威期刊發表，先後獲得教育部和天津市科學技術研究獎項十餘項。本項研究成果是南開大學環境學科成立五十週年之際在新汙染物研究方面取得的重要突破。
論文連結：https://www.nature.com/articles/s41586-025-08831-4
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