大氣納米塑料污染可影響紅樹固碳功能

近日，中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所元素循環與環境功能研究團隊在亞熱帶與熱帶濱海地區典型喬木（以紅樹為代表）應對大氣納米塑料（NPs）污染的生態學機制研究方面取得進展。研究發現，紅樹植物葉片表面結構特征直接決定其對大氣納米塑料的截留能力與后續轉運行為，并進一步影響其固碳功能。研究成果發表于《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）。

桐花樹和秋茄葉片截留大氣納米塑料的種間差異機制及其對光合碳固定的影響。中國熱科院供圖

紅樹植物為適應高鹽環境演化出泌鹽（如桐花樹）和非泌鹽（如秋茄）兩種策略，對應地形成了以鹽腺分泌和發達角質層阻隔為主導的兩種葉片表面結構。

研究發現，在桐花樹葉片上，大氣納米塑料優先富集于鹽腺區域，其顆粒密度較周圍表皮細胞高出53.2%~54.1%。鹽腺表面更高的粗糙度及其與大氣納米塑料之間的π–π堆疊作用增強了顆粒的附著。同時，大氣納米塑料可通過鹽腺進入葉片內部并向根部遷移。相反，秋茄葉片缺乏鹽腺，其發達的角質層能完全攔截大氣納米塑料于葉表，阻礙其向內遷移。

這種大氣納米塑料定位差異進一步引發了物種特異性的光合抑制效應。在秋茄中，角質層攔截的大氣納米塑料形成物理遮蔽，降低光能捕獲效率并破壞電子傳遞，從而顯著抑制光反應。而在桐花樹中，通過鹽腺內化的大氣納米塑料則主要干擾暗反應，導致碳固定關鍵基因表達下調35.1%~68.3%，直接限制了碳水化合物合成。

該研究為預測大氣納米塑料在濱海與河口生態系統中的環境行為、評估其對藍碳功能及全球碳循環的潛在影響，以及制定樹種特異性的生態風險管控策略提供了重要的理論支撐。

中國熱科院環植所研究實習員王麓雅與華中農業大學聯培碩士研究生關婷婷為共同第一作者，環植所副研究員魏超賢為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、海南省自然科學基金等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c14242