纳米塑料对树木造成压力，损害光合作用

众所周知，越来越多的塑料废物最终进入土壤和水体。研究人员特别关注微小的微米和纳米级颗粒。目前尚不清楚它们如何以及在多大程度上能够进入生物体，以及它们可能对新陈代谢产生什么影响

ETH研究员Denise Mitrano现在已经能够展示树木如何通过根部吸收水中含有的纳米塑料。她与瑞士联邦森林、雪和景观研究所的生态学家Arthur Gessler合作，首次证明了这对光合作用有负面影响。为此，Mitrano使用了一种她开发的方法来快速准确地检测微塑料和纳米塑料

首先，研究人员用不同的用水策略种植了两种树种的100棵幼苗：野生服务树，一种在欧洲广泛分布且需要大量水的落叶树，以及需要很少水的挪威云杉

7个月后，将野生服务树树苗转移到水培中，18个月后转移到生长较慢的云杉中。这意味着树苗的根现在生长在富含营养的水中，而不是土壤中

然后，该团队将不同浓度的模型金属掺杂纳米塑料添加到水中，并以不同的时间间隔分析树木不同部位的塑料颗粒含量。他们还确定了整个研究过程中的光合作用活性，该研究现已发表在《环境科学：纳米》上

在短短几周内，研究人员能够在根部每克植物材料中检测到1至2毫克的纳米塑料。树干、树叶和针叶中的塑料含量大约低10到100倍

两种树种之间没有显著差异；尽管挪威云杉耗水量较少，但这种树上积累的纳米塑料量与口渴的野生服务树大致相同

Gessler说：“这令人惊讶。我们原本预计纳米塑料的量与吸收和运输到叶子的水量有关。”。这一发现表明，纳米塑料并不像以前认为的那样通过根部组织的微小裂缝进入树木，而是被吸收到根部的细胞中，并从那里进一步运输到树木中

研究人员还成功证明，叶子和针叶中的纳米塑料可以影响重要的生理过程。他们的测量结果表明，野生服务树的光合作用效率在两周内下降了三分之一，挪威云杉在四周内下降了约10%——在每种情况下，它们都与不添加纳米塑料的水中生长的树木进行了比较

Gessler说：“在针叶中，颗粒必须克服额外的细胞屏障，这可能是云杉比落叶树需要更长时间的原因。”

结果表明，阳光中的一些能量不再用于光合作用，而是以热量的形式消散。盖斯勒说：“这是树木典型的应激反应。”。“我的假设是，纳米塑料储存在细胞膜中并对其造成损害。”

以这种方式储存纳米塑料也可能损害其他生物体。这是因为细胞膜在一系列生理过程中起着关键作用

光合作用减少对树木生长没有影响。然而，研究人员仅在四周的短时间内观察了这些树木，因此无法得出关于长期后果的结论。此外，本研究中使用了相对大量的纳米塑料。纳米塑料浓度较低或树木在土壤中生长而非水培时，效果可能不同

Mitrano说：“我们的研究并不是要给人一种树木会因纳米塑料而死亡的印象。”。但这可能是一个额外的压力因素，特别是对于城市中的树木来说，这些树木已经受到高温、干旱和空气污染的影响 More information: Maria Elvira Murazzi et al, Uptake and physiological impacts of nanoplastics in trees with divergent water use strategies, Environmental Science: Nano (2024). DOI: 10.1039/D4EN00286E