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微塑料(micro-plastics,MPs)理化性质稳定,在自然环境中很难被彻底降解,使得微塑料污染日益成为环境污染新的关注焦点。微塑料在产生过程中常增加一些添加剂,导致其在自然条件下具有较强的吸附能力,易成为环境中其他污染物(如重金属等)的载体,其所携带的污染物能够随食物链进行传递,最终威胁生态系统稳定与人类健康。研究表明,与海洋环境相比,土壤环境中微塑料污染形势更为严峻。然而,当前微塑料生态毒性研究大多集中于海洋水生生物和淡水藻类,对陆生高等植物的生态毒性效应鲜见报道。因此,探究环境中微塑料与其所携带的重金属污染物对植物生长和重金属吸收的影响与机理,对于评估环境中微塑料污染所造成的生态风险、防治农田土壤重金属污染具有重要意义。
为探究微塑料、重金属及二者耦合关系对作物种子萌发与幼苗生长的影响,本文以小麦(Triticum aestivum)和水稻(Oryza sativa)为供试植物,选取环境中赋存量较多的聚乙烯微塑料和重金属镉作为研究对象,探究聚乙烯微塑料与重金属镉(5mg·L-1、10mg·L-1和50mg·L-1)单一及复合污染在土培、水培两种实验条件下对种子萌发与幼苗生长的影响。通过探究微塑料和镉对两种作物种子萌发、地上-地下生物量、叶绿素含量、根系酶活的影响以及植物对镉的吸收和富集效应、土壤和水体pH值以及土壤和水体有效态镉含量,旨在揭示聚乙烯微塑料对植物体内镉生物富集的影响与机制。具体研究结果如下:
单一处理下,镉胁迫对种子萌发表现为“低促高抑”效应,种子发芽率以及幼苗根长和芽长等各项指标均随镉浓度升高呈下降趋势。单一微塑料处理表现出类似规律,即总体表现为低浓度(5mg·L-1)促进发芽,中浓度(10mg·L-1)无显著影响,而高浓度(50 mg·L-1)抑制萌发。复合污染结果表明,与对照组相比,除微塑料(1/100)与镉(5 mg·L-1)复合处理产生协同促进作用外,其他处理组合均对种子萌发和幼苗生长产生拮抗作用。在1/100微塑料处理下,微塑料与低浓度镉(5mg·L-1)复合对幼苗芽和根生长产生协同作用,而与高浓度镉(10mg·L-1、50 mg·L-1)复合对根生长产生拮抗作用。
研究表明,与单一污染相比,微塑料-镉复合污染对种子萌发与幼苗生长整体表现为拮抗作用,一定程度上降低了单一污染物的毒害作用,聚乙烯微塑料能够降低植物对重金属镉的吸附能力。本文可为了解微塑料和重金属污染物在植物中的富集作用及其机制、评估生态安全风险提供重要参考,启示了开展后续机制研究的必要性,建议尽早重视农业生态系统环境中微塑料和重金属污染状况并采取科学合理的防控措施。
为探究微塑料、重金属及二者耦合关系对作物种子萌发与幼苗生长的影响,本文以小麦(Triticum aestivum)和水稻(Oryza sativa)为供试植物,选取环境中赋存量较多的聚乙烯微塑料和重金属镉作为研究对象,探究聚乙烯微塑料与重金属镉(5mg·L-1、10mg·L-1和50mg·L-1)单一及复合污染在土培、水培两种实验条件下对种子萌发与幼苗生长的影响。通过探究微塑料和镉对两种作物种子萌发、地上-地下生物量、叶绿素含量、根系酶活的影响以及植物对镉的吸收和富集效应、土壤和水体pH值以及土壤和水体有效态镉含量,旨在揭示聚乙烯微塑料对植物体内镉生物富集的影响与机制。具体研究结果如下:
单一处理下,镉胁迫对种子萌发表现为“低促高抑”效应,种子发芽率以及幼苗根长和芽长等各项指标均随镉浓度升高呈下降趋势。单一微塑料处理表现出类似规律,即总体表现为低浓度(5mg·L-1)促进发芽,中浓度(10mg·L-1)无显著影响,而高浓度(50 mg·L-1)抑制萌发。复合污染结果表明,与对照组相比,除微塑料(1/100)与镉(5 mg·L-1)复合处理产生协同促进作用外,其他处理组合均对种子萌发和幼苗生长产生拮抗作用。在1/100微塑料处理下,微塑料与低浓度镉(5mg·L-1)复合对幼苗芽和根生长产生协同作用,而与高浓度镉(10mg·L-1、50 mg·L-1)复合对根生长产生拮抗作用。
研究表明,与单一污染相比,微塑料-镉复合污染对种子萌发与幼苗生长整体表现为拮抗作用,一定程度上降低了单一污染物的毒害作用,聚乙烯微塑料能够降低植物对重金属镉的吸附能力。本文可为了解微塑料和重金属污染物在植物中的富集作用及其机制、评估生态安全风险提供重要参考,启示了开展后续机制研究的必要性,建议尽早重视农业生态系统环境中微塑料和重金属污染状况并采取科学合理的防控措施。