【摘 要】
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微纳塑料（micro-/nano-plastics,MNPs）被认为是在土壤中普遍存在的一类新型污染物,它们能够影响污染物在环境中的行为,并对生物体产生潜在的不利影响。到目前为止,对于不同浓度、粒径的MNPs对有机污染物在陆地无脊椎动物中的累积影响机制仍不清楚。本研究探讨了土壤中不同浓度（10和100 mg/kg）的聚苯乙烯（polystyrene,PS）微塑料（microplastics,MPs
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
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微纳塑料（micro-/nano-plastics,MNPs）被认为是在土壤中普遍存在的一类新型污染物,它们能够影响污染物在环境中的行为,并对生物体产生潜在的不利影响。到目前为止,对于不同浓度、粒径的MNPs对有机污染物在陆地无脊椎动物中的累积影响机制仍不清楚。本研究探讨了土壤中不同浓度（10和100 mg/kg）的聚苯乙烯（polystyrene,PS）微塑料（microplastics,MPs,10μm）和纳米塑料（nanoplastics,NPs,100 nm）对芘在土壤蚯蚓（Eisenia fetida）中累积和毒性的潜在机理。研究结果表明:MPs通过破坏蚯蚓肠道的完整性,在第一周促进了芘的积累。具有代表性的抗氧化酶活性表明,在100 mg/kg浓度下,MPs对蚯蚓造成的氧化应激比NPs更严重,从而导致蚯蚓在初期芘累积的增加。此外,高通量16S rRNA基因测序表明,NPs抑制了蚯蚓体内的芘降解菌,最终导致芘浓度升高。研究结果揭示了不同浓度的MNPs对陆生无脊椎动物体内有机污染物累积的影响。本文在不同浓度MNPs的基础上,也研究了不同粒径PS-MNPs对蚯蚓体内菲累积和毒性的影响及其机理。结果表明,大粒径的MPs（10μm和100μm）在第一周促进了菲在蚯蚓体内的积累,但100 nm的NPs则抑制了菲在蚯蚓体内的清除。MPs和菲共同暴露对蚯蚓具有更强的遗传毒性,且10μm的MPs,对蚯蚓体细胞造成最严重的DNA损伤。生物标志物及其m RNA基因表达水平表明,大粒径的MPs对蚯蚓的损伤更严重,从而导致蚯蚓在初期累积菲的增加。此外,高通量16S rRNA基因测序结果显示,NPs对蚯蚓体内菲降解菌具有明显的抑制作用,导致其菲的残留浓度最高。这项研究强调了MNPs影响陆生生物累积有机污染物的粒径效应。MNPs不仅会影响有机污染物在陆地无脊椎动物中的累积和毒性,其还会对土壤植物产生不利影响。然而,MNPs对可食用高等植物吸收有机污染物的影响及毒性方面的研究还相对较少。本文研究了不同浓度和粒径的MNPs对空心菜中芘吸收和毒性的影响及其机制。结果表明,MNPs对空心菜各部位芘的吸收均有促进作用,导致芘在植物体中不断积累。高浓度MPs（10μm）的促进作用强于NPs（100 nm）。MNPs和芘共同暴露增加了空心菜中MDA含量,加重了脂质过氧化损伤。MNPs和芘共同暴露诱导光合色素含量增加,叶绿体活性增强。此外,共暴露刺激了psb A和rbc L基因的过表达,并引起了对空心菜的遗传毒性。本研究强调MNPs和芘的共同暴露会造成有害影响,高浓度的MPs比NPs对空心菜的毒性更大。在此基础上,本研究进一步探讨了不同粒径PS-MNPs对大豆幼苗吸收菲的影响及其机理。结果表明,MNPs降低了大豆根系和叶片对菲的吸收。在MPs（1μm、10μm和100μm）与菲混合处理组中菲浓度分别为1.89 mg/kg、3.40 mg/kg和0.72 mg/kg,MPs对根吸收菲的抑制作用强于NPs（4.83 mg/kg）。MPs和菲对大豆植株的联合毒性高于NPs和菲的联合毒性,100μm MPs和菲共暴露对大豆的毒性最强。抗氧化酶活性及其基因表达表明,与NPs相比,MPs对大豆根系的基因毒性和氧化损伤更强,降低了根系的活性,从而降低了大豆根系和叶片对菲的吸收。本研究强调,MNPs和菲联合暴露对大豆植物产生有害影响,MNPs抑制了豆科植物对有机污染物菲的吸收。本研究从组织形态和分子水平等不同层面,对土壤介质中MNPs影响多环芳烃在土壤-动/植物体系中累积和毒性的相关机制进行了研究,取得了一定的研究成果,为MNPs和多环芳烃复合污染的环境影响及相关机制提供了一定的理论依据,对食品安全评价和人类健康风险研究具有重要意义。
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