塑料是一種可以變形的物質(zhì)，而植物主根與側(cè)根分叉的地方是根系中的薄弱之處，較小的塑料顆?？梢詮倪@個(gè)部位跨過屏障，進(jìn)入根部木質(zhì)部導(dǎo)管并進(jìn)一步被傳輸?shù)角o葉組織。
說起塑料污染，人們首先想到的可能是廢棄的農(nóng)用地膜、隨意丟棄的塑料袋，但其實(shí)工業(yè)或生活污水、大海和大氣中，都含有大量的塑料成分，塑料污染正在成為整個(gè)地球表層生態(tài)系統(tǒng)最嚴(yán)重的威脅之一。
廢棄塑料經(jīng)過物理、化學(xué)和生物過程造成分裂和體積減小，形成塑料顆粒。研究者把直徑小于5毫米的塑料碎片和顆粒稱為“微塑料”，實(shí)際上，微塑料的粒徑范圍可以從幾微米到幾毫米。
煙臺(tái)海岸帶研究所與中國科學(xué)院南京土壤研究所駱永明團(tuán)隊(duì)合作完成的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，微塑料可以被農(nóng)作物吸收并進(jìn)入其可食用部位。在實(shí)驗(yàn)中，無土栽培的生菜、側(cè)根發(fā)達(dá)的小麥以及生長(zhǎng)范圍遍及全球的玉米都已被證實(shí)，可以吸收微塑料顆粒。
相關(guān)論文近日在線發(fā)表在《自然—可持續(xù)性》上。這項(xiàng)研究徹底打破了塑料不可能被植物吸收的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，引發(fā)了全球?qū)W界的廣泛關(guān)注。
那么，這些塑料顆粒是如何進(jìn)入植物內(nèi)部的?進(jìn)入植物內(nèi)部的塑料又會(huì)引發(fā)哪些后果?
土壤中的塑料顆粒從哪里來
《科學(xué)》雜志曾發(fā)表一項(xiàng)研究成果，研究人員根據(jù)模型預(yù)計(jì)，從2019年起到2040年期間，將有約7700萬噸塑料被傾倒在陸地上。
“早在2013年，我們團(tuán)隊(duì)就開始研究土壤塑料顆粒污染的問題。”駱永明研究員告訴記者。
“我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，土壤中的塑料顆粒來自于很多方面，主要有農(nóng)用地膜、廢棄的塑料制品、企業(yè)排放或運(yùn)輸過程中的泄露物質(zhì)、工業(yè)或生活污水、有機(jī)肥、輪胎摩擦、大氣沉降和海洋潮汐等。”駱永明說，這些塑料經(jīng)過日曬雨淋等風(fēng)化作用后，裂解為大小不一的碎片，微塑料就此大量藏身于土壤當(dāng)中。
此外，土壤生物的存在也會(huì)擴(kuò)大塑料在土壤中的擴(kuò)散范圍，土壤動(dòng)物能夠影響塑料尤其是微塑料的二次分解和遷移擴(kuò)散，例如蚯蚓在將土壤表面的微塑料顆粒運(yùn)輸?shù)降叵律钐幍倪^程中起著重要的作用。隨著蚯蚓在土壤中的活動(dòng)，其取食的微塑料顆?？梢酝ㄟ^表面吸附、排泄和死亡軀體等多種形式擴(kuò)散到其他區(qū)域。蚯蚓活動(dòng)形成的土壤空隙也會(huì)有利于微塑料在土壤中的二次擴(kuò)散。微塑料的這種移動(dòng)可能使其他土壤生物也能接觸到污染物。
微米級(jí)塑料顆粒可被根部吸收
傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為，植物可以通過根系吸收土壤中的水和養(yǎng)分，但是塑料這樣的顆粒物是無法進(jìn)入植物體內(nèi)的。
由于植物表面的孔隙很小，因此有學(xué)者認(rèn)為直徑小于50納米的顆粒物才可以進(jìn)入植物。那么，土壤中尺度數(shù)量級(jí)更大的、但是更為常見的亞微米級(jí)或微米級(jí)塑料顆粒能否進(jìn)入植物呢?
經(jīng)過分析，駱永明認(rèn)為這個(gè)可能性非常大，因?yàn)樗芰鲜且环N可以變形的物質(zhì)，而植物主根與側(cè)根分叉的地方是根系中的薄弱之處，這個(gè)部位的表皮很薄、孔隙較大，較小的塑料顆粒可以從這個(gè)部位跨過屏障，進(jìn)入根部木質(zhì)部導(dǎo)管并進(jìn)一步被傳輸?shù)角o葉組織。
同時(shí)，植物根系吸收水分時(shí)，水的蒸騰作用可以帶動(dòng)土壤中的微顆粒進(jìn)入植物體內(nèi)，這股來自水的拉力對(duì)于亞微米級(jí)的塑料顆粒來說，其力量也是不容忽視的。
但是，如何觀測(cè)并證實(shí)微塑料顆粒進(jìn)入植物體內(nèi)是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)問題。課題組首先把塑料顆粒的范圍圈定在0.2—10微米，并選擇了生菜、小麥和玉米3種植物，分別種植在含有大量微塑料顆粒的營養(yǎng)液、廢水和沙性土壤中，觀察植物的變化。
駱永明告訴記者，生菜是西餐中最常見的蔬菜，基本上多采用無土栽培的模式;而小麥和玉米的側(cè)根非常發(fā)達(dá)，并且是人類的主糧和家畜主要的飼料。
“我們?cè)O(shè)計(jì)了3種觀測(cè)方式，分別是熒光標(biāo)記、電鏡掃描和植物成像。”駱永明說，為了避免植物體內(nèi)自身的熒光干擾，他們采用2種熒光標(biāo)記在塑料顆粒上，一旦塑料顆粒被吸收到植物內(nèi)的導(dǎo)管中，就能很直觀地觀測(cè)到。而電鏡掃描和植物成像的方式，就像是給植物做CT掃描，電鏡還可以通過能譜測(cè)定植物體內(nèi)物質(zhì)的成分。
為了驗(yàn)證以上3種觀測(cè)方式，課題組將生長(zhǎng)后的植物莖干切斷，再對(duì)植物體內(nèi)涌出的“傷流液”進(jìn)行分析，最終確認(rèn)其中已含有微塑料顆粒。
植物“吃”下的塑料將通過食物鏈傳遞
被植物吸收的塑料顆粒會(huì)經(jīng)由食物鏈傳遞，這是毫無疑問的。
“生菜是人們廣泛食用的蔬菜，從理論上來看，塑料顆?？梢愿酥苯舆M(jìn)入人體。”駱永明說，相比起海洋中被魚類吞食的塑料顆粒，實(shí)驗(yàn)所觀察到的蔬菜中的塑料顆粒更容易進(jìn)入人體內(nèi)部參與循環(huán)，因?yàn)轸~類體內(nèi)的塑料顆粒主要集中在內(nèi)臟而非滲透到肌肉組織中。
而對(duì)于小麥和玉米，塑料顆粒在它們體內(nèi)的運(yùn)行軌跡還沒有被清晰地描繪出來。“我們還不能確認(rèn)塑料顆粒能否進(jìn)入植物籽實(shí)，比如小麥的麥粒。但是玉米莖干是常見的家畜青貯飼料，可以預(yù)見的是，塑料顆粒可以通過食物鏈間接進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)。”駱永明為此感到擔(dān)憂。
目前，這項(xiàng)研究只是證明了塑料微顆?？梢赃M(jìn)入植物內(nèi)部，但對(duì)于塑料進(jìn)入植物體內(nèi)后的物理化學(xué)變化、循環(huán)過程等研究還在進(jìn)行之中。
“塑料是高分子聚合物，常見的有聚乙烯、聚丙烯等，這些聚合物的主要成分是碳和氫等。”雖然通常情況下碳和氫并不直接危害人體，但駱永明表示，塑料微顆粒成為有機(jī)污染物、致病微生物、重金屬載體，已是不爭(zhēng)的事實(shí)。
2008年6月1日起，我國規(guī)定在商品零售場(chǎng)所實(shí)行塑料購物袋有償使用制度，一律不得免費(fèi)提供塑料購物袋。近期，國家發(fā)展改革委員會(huì)等9部門聯(lián)合發(fā)布通知，明確停止使用不可降解塑料袋。
駱永明建議，要從源頭減少、禁用一次性塑料制品，加快研發(fā)替代技術(shù)和產(chǎn)品，“環(huán)保工作沒有公眾參與是很難做的，所以治理塑料污染一靠政策，二靠技術(shù)，三靠公眾。”
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埋在土中的煙頭可影響植物生長(zhǎng)
亂丟煙頭是一種不文明的行為，然而很少有人知道，煙頭也會(huì)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)造成極大破壞。
許多吸煙者認(rèn)為煙頭會(huì)很快被生物降解。但事實(shí)上，香煙的過濾嘴是由一種生物塑料制成的，需要幾年甚至幾十年才能分解。全球每年有數(shù)以萬億計(jì)被扔掉的煙頭，有實(shí)驗(yàn)表明，普通煙頭埋在土壤里10多年都不會(huì)腐爛，并且會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成很大阻礙。
一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，香煙末端的塑料過濾嘴可以破壞黑麥草和三葉草的正常生長(zhǎng)。三葉草不僅對(duì)蜜蜂至關(guān)重要，同時(shí)也能吸收柴油廢氣的污染。黑麥草則是一種牧草，非常適合一些牲畜食用。
研究人員在溫室中進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估普通香煙的過濾嘴對(duì)黑麥草(多年生黑麥草)和三葉草(白三葉草)生長(zhǎng)發(fā)育的影響。21天后，他們發(fā)現(xiàn)在裝有香煙過濾嘴的花盆中生長(zhǎng)的三葉草種子減少了27%、發(fā)芽的黑麥草籽減少了10%。在含有一定量香煙過濾嘴的環(huán)境中，三葉草嫩枝的長(zhǎng)度會(huì)縮短28%，而黑麥草葉的嫩枝則會(huì)縮短13%。
根據(jù)重量計(jì)算，作為實(shí)驗(yàn)樣本的三葉草，其根須數(shù)量大約只有正常數(shù)量的一半，研究人員認(rèn)為是香煙過濾嘴中的塑料垃圾讓它們難以吸收水分。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，這些實(shí)驗(yàn)用的植物葉綠素含量極不平衡，而這種不平衡通常只在干旱時(shí)期出現(xiàn)。
