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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(zhì)譜、高光譜、原子力顯微鏡—紅外光譜聯(lián)用等檢測技術(shù)，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(nèi)被吸收微塑料顆粒的成功觀測，揭示了葉內(nèi)富集微塑料與大氣微塑料的關(guān)聯(lián)，并在模擬暴露實驗中闡明了微塑料可由葉片氣孔吸收、通過質(zhì)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。

該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(lǐng)域的認(rèn)知進步，是我國在新污染物研究領(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)。

南開新污染物研究團隊開展植物模擬暴露實驗

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(dǎo)致更直接的污染生態(tài)風(fēng)險。南開大學(xué)的新污染物研究團隊立足環(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(diào)查與實驗室模擬研究。

圖1 天津地區(qū)樹葉、蔬菜和大氣中目標(biāo)微塑料的濃度

研究團隊選擇滌綸生產(chǎn)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(xué)解聚—單體化合物質(zhì)譜檢測”等技術(shù)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(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)場植物葉片中觀測到被吸收的PET、PS、PA（尼龍）以及PVC（聚氯乙烯）微塑料顆粒。

圖2 現(xiàn)場調(diào)查的葉片和實驗室模擬實驗的玉米葉片中吸收的PET微塑料

圖3 玉米葉片中吸收的熒光PS微塑料

　　研究團隊還采用現(xiàn)場采集的微塑料粉塵與熒光標(biāo)記、銪標(biāo)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(zhì)譜表征手段，揭示了微塑料被玉米葉片的氣孔吸收，通過質(zhì)外體途徑轉(zhuǎn)運至維管組織，以及在葉片毛狀體中積累的行為規(guī)律。

圖4 PS塑料顆粒在玉米葉片中的分布及推測的運移路徑

　　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(fēng)險的重要作用。

南開新污染物研究團隊開發(fā)質(zhì)譜分析方法

南開大學(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級環(huán)境科學(xué)專業(yè)博士研究生李燁為該論文第一作者。

此研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金面上項目和亞太氣候組織（APN）國際合作項目的資助。

南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院擁有環(huán)境科學(xué)首批國家重點學(xué)科和環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)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(xué)院承擔(dān)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(quán)威期刊發(fā)表，先后獲得教育部和天津市科學(xué)技術(shù)研究獎項十余項。本項研究成果是南開大學(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