我校青年教师何澍然在土壤-微塑料-重金属污染界面过程及其植物毒性研究方面取得进展

发布时间: 2023-02-16 15:00:19 浏览次数 : 445 来源:云南农业大学

近期，我校青年教师何澍然博士在农田土壤微塑料(MPs)-重金属(HMs)复合污染界面过程及其植物毒性方面取得新进展，相关成果研究论文发表在环境科学与生态学领域一区TOP期刊Science of the Total Environment (2022年影响因子10.753)和Journal of Hazardous Materials (2022年影响因子14.224)上。

针对农田系统中难降解和可生物降解地膜主要风化产物聚乙烯微塑料(PEMPs)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)可生物降解微塑料(BPMPs)，分别与砷(As)复合污染对植物As吸收及生理生态特征的影响还知之甚少，因此，该团队系统地研究了PE和PBAT地膜源MPs与As耦合对玉米(Zea maysL.)幼苗As累积、光合作用和抗氧化防御系统的影响。研究表明，As和MPs共暴露下，与添加10%PEMPs相比，10%BPMPs使玉米中的As含量降幅显著(P<0.05)。玉米幼苗在BPMPs和As共同暴露的情况下，通过调节抗氧化酶的活性和抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环来适应胁迫。与PEMPs相比，BPMPs可能对玉米幼苗表现出更大的毒性作用。这项研究为MPs-As复合对农业生产的潜在影响提供了新的见解。该成果论文Effects of polyethylene and biodegradable microplastics on photosynthesis, antioxidant defense systems, and arsenic accumulation in maize (Zea maysL.) seedlings grown in arsenic-contaminated soils发表在期刊Science of the Total Environment上。

为了揭示微塑料(MPs)和重金属(HMs)复合污染对植物毒性(HMs吸收)影响的潜在机制，该团队与华南农业大学李永涛教授(兼陕西科技大学特聘教授)团队合作。从土壤学和环境材料学角度研究了土壤Cd/As在可生物降解地膜微塑料(BMMPs)和聚乙烯地膜微塑料(PMMPs)表面的固持机制及Cd/As的形态转化。研究结果表明，MPs添加降低了土壤中HMs的生物有效性，并促进了Cd/As向惰性形态的转化。其机制是：(1)MPs进入土壤后，改变了土壤性质，从而降低了HMs的生物有效性。(2)羟基、羧基和苯环存在于老化MPs表面，与As形成稳定络合物(As(V)-O)，可能直接降低了土壤中As的生物有效性;老化BMMPs暴露出更多的极性官能团，在固持土壤中HMs方面比PMMPs更有效。本研究为农田生态系统中MPs土壤HMs的固持机制提供了新的见解。该研究论文Polyethylene and poly (butyleneadipate-co-terephthalate)-based biodegradable microplastics modulate the bioavailability and speciation of Cd and As in soil: Insights into transformation mechanisms发表在期刊Journal of Hazardous Materials上。

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