《Eco-Environment & Health》：Effects and mechanisms of microplastic types on plant uptake of per- and polyfluorinated alkyl substances
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本研究针对农田土壤中微塑料(MPs)与全氟和多氟烷基物质(PFASs)复合污染问题，通过系统比较聚氯乙烯(PVC)、聚乳酸(PLA)和轮胎磨损颗粒(TWP)三种MPs对小白菜吸收10种PFASs的影响。研究发现PVC通过上调水通道蛋白基因表达显著促进PFASs积累(1.31-1.70倍)，而TWP因抑制植物生长和蒸腾作用使PFASs吸收降低37.4%-54.1%，PLA则因代谢通路抑制与水通道蛋白上调的抵消作用影响不显著。该研究首次整合多组学分析揭示了MPs类型依赖性效应，为复合污染风险评估提供了新视角。
在当今农业生产体系中，两种新型污染物——微塑料(Microplastics, MPs)和全氟/多氟烷基物质(Per- and polyfluoroalkyl substances, PFASs)正通过污水灌溉、污泥施用等途径在农田土壤中形成复合污染。这类"隐形杀手"不仅威胁作物生长，更可能通过食物链进入人体，对肝脏、肾脏和免疫系统造成潜在危害。特别值得关注的是，在中国湖北地区的研究显示，叶菜类蔬菜已成为人体PFASs暴露的主要膳食途径，贡献率超过60%。然而，当MPs与PFASs在土壤中相遇时，它们之间会产生怎样的相互作用？这种相互作用又如何影响污染物在蔬菜中的积累？这些问题至今仍是环境科学领域的未解之谜。
为解开这一谜团，南京大学环境学院的研究团队在《Eco-Environment》上发表了创新性研究成果。研究人员选择三种代表性MPs——传统塑料聚氯乙烯(Polyvinyl chloride, PVC)、生物可降解塑料聚乳酸(Polylactic acid, PLA)和轮胎磨损颗粒(Tire wear particles, TWP)，以常见蔬菜小白菜(Brassica chinensis L.)为模型，系统探究了不同MPs类型对植物吸收10种PFASs的影响机制。研究设置了0.01%、0.05%和0.5%三个浓度梯度，覆盖了从农田实际到极端情况的污染水平。
研究团队运用了多项关键技术方法：通过盆栽实验模拟真实污染场景；利用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS/MS)精确测定PFASs含量；采用实时荧光定量PCR分析水通道蛋白基因表达；结合代谢组学技术解析植物代谢响应；通过吸附实验评估MPs对PFASs的吸附能力；同时测定植物生理指标如蒸腾速率、抗氧化酶活性等。
研究结果揭示了鲜明的类型依赖性效应：
植物吸收PFASs受MPs类型影响显著
PVC在所有浓度下均显著增加PFASs在小白菜地上部的积累，增幅达1.31-1.70倍，生物浓缩因子(BCF)升高至152-163。相反，TWP使PFASs吸收量降低37.4%-54.1%，BCF降至75-95。PLA则未表现出显著影响。这种差异首次清晰展示了MPs类型对PFASs植物吸收的特异性调控。
MPs对PFASs的吸附能力存在差异
吸附实验显示，TWP对PFASs的吸附能力最强(28.8%)，其次是PLA(23.6%)和PVC(14.8%)。TWP的强吸附特性与其富含极性官能团、粗糙表面和较小粒径有关，这在一定程度上解释了其降低PFASs植物有效性的原因。
MPs对植物生理产生不同影响
PVC对植物生物量和蒸腾速率无显著影响，而PLA和TWP均抑制植物生长。TWP使地上部生物量降低9.2%-16.3%，根部生物量降低17.7%-27.3%，蒸腾速率降至对照的73%。同时，TWP显著提高丙二醛(MDA)含量，表明其引发氧化应激损伤。
水通道蛋白基因表达呈现类型特异性调控
在分子机制层面，PVC显著上调PIP1-1、TIP1-1等水通道蛋白基因表达(1.57-1.67倍)，增强了水分运输能力，从而促进PFASs的吸收和转运。TWP则下调NIP5-1和PIP1-1表达(0.17-0.60倍)，与蒸腾作用降低相一致。PLA表现出矛盾效应：一方面诱导水通道蛋白基因上调，另一方面通过抑制代谢产生抵消作用。
代谢组学揭示MPs的毒性机制
代谢分析显示，TWP引起最广泛的代谢紊乱，显著下调脂质和氨基酸代谢通路，尤其是茉莉酸途径相关代谢物，这与其抑制气孔导度和蒸腾作用的结果相符。PLA也表现出类似但较弱的下调趋势，而PVC引起的代谢变化相对温和。
这项研究通过多角度机制解析，明确了不同类型MPs影响PFASs植物吸收的主导途径：PVC主要通过生理调控增强吸收；TWP通过强吸附性和植物毒性双重作用降低积累；PLA则因相反效应的抵消而影响有限。研究强调，即使是环境相关浓度(0.01%)的PVC也能显著增强PFASs在蔬菜中的积累，警示我们必须关注MPs与PFASs的复合污染风险。同时，TWP虽然降低了PFASs吸收，但其本身对作物生长的抑制作用也值得警惕。这些发现为制定针对性的农田污染物管理策略提供了科学依据，推动从单一污染物风险评估向复合污染综合评估的范式转变。
