《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》：Comparative uptake and translocation of polyvinyl chloride (PVC) and polypropylene (PP) nanoplastics in carrot, lettuce, and wheat
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粒径小于1 微米的塑料颗粒被称为纳米塑料（NPs），其已广泛存在于农业系统中。植物对这类颗粒的吸收现象已被证实，然而跨物种比较研究仍然较少，且迄今多数工作主要聚焦于聚苯乙烯颗粒。该研究考察了掺钆（Gd）标记的聚氯乙烯（PVC；约257 nm）和聚丙烯（PP；约
粒径小于1 微米的塑料颗粒被称为纳米塑料（NPs），其已广泛存在于农业系统中。植物对这类颗粒的吸收现象已被证实，然而跨物种比较研究仍然较少，且迄今多数工作主要聚焦于聚苯乙烯颗粒。该研究考察了掺钆（Gd）标记的聚氯乙烯（PVC；约257 nm）和聚丙烯（PP；约352 nm）纳米塑料如何被三种代表性作物——胡萝卜（Daucus carota）、生菜（Lactuca sativa）和小麦（Triticum aestivum）——吸收并在体内再分配。研究人员采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）定量Gd标记，以计算根部和地上部中的NP积累量。所有物种均吸收了这两类NP，且根部始终是主要储库，其根部浓度比地上部浓度高1至2个数量级。根向地上部的转运总体受限，转运因子通常低于5%，但在物种间差异显著：小麦低于1%，胡萝卜约为4%，生菜居中。PVC与PP之间也存在差异，PVC表现出高于PP的吸收和转运水平。研究还观察到物种依赖性的生长响应：生菜表现出由根部向地上部的生物量再分配，而胡萝卜和小麦总体上受影响较小。这些结果表明，在评估植物对NP的吸收与再分配时，需要同时考虑作物特异性性状和聚合物类型；与此同时，其对农业生态系统中食品安全与健康风险的潜在影响，仍需在土壤体系和更具环境真实性的暴露条件下进一步评估。
该文发表于《Environmental Chemistry and Ecotoxicology》，围绕农业环境中纳米塑料（NPs）在作物体内的吸收与转运展开比较研究。研究背景在于，塑料污染已成为全球性环境问题，尤其微塑料和纳米塑料在农田土壤中不断累积，来源包括地膜、污泥施用、污水灌溉及聚合物基农用化学品等。既往研究表明，微/纳米塑料能够改变土壤结构、肥力、污染物有效性以及微生物群落组成，并进一步影响植物生长、生理代谢和抗氧化防御。然而，现有植物研究大多集中于聚苯乙烯（PS）颗粒，且多局限于单一物种或少数物种，缺乏在统一条件下对不同作物与不同常见聚合物的系统比较。因此，明确不同作物对不同类型纳米塑料的吸收、富集与体内再分配规律，对于认识农业生态系统中的暴露机制、食用部位污染风险及后续健康评估具有重要意义。
该研究选取胡萝卜、生菜和小麦3种具有代表性的作物，分别代表根菜类、叶菜类和谷物类，以掺钆（Gd）标记的聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）纳米塑料为对象，在水培体系中开展14 d 暴露试验，比较不同作物对两类纳米塑料的吸收和根-茎转运差异。研究结果显示，3种作物均可吸收PVC和PP纳米塑料，但根部始终是主要富集部位，地上部仅检测到较低比例的转运。总体上，胡萝卜表现出最高的根向地上部转运能力，生菜居中，小麦最低；PVC的吸收与转运总体高于PP。生长效应方面，生菜出现明显的生物量由根向茎叶重新分配，而胡萝卜和小麦总体变化有限。研究据此指出，纳米塑料在植物中的行为受作物种间性状和颗粒类型共同影响，而作物物种身份可能比聚合物差异更能决定体内再分配模式。
方法概括而言，研究人员首先对PVC-Gd与PP-Gd纳米塑料进行粒径、水动力学直径、ζ电位、ATR-IR（衰减全反射红外光谱）和SEM（扫描电子显微镜）表征，并通过透析实验验证Gd示踪标签在Hoagland营养液和模拟木质部环境中的稳定性。随后，以购自荷兰Cruydt-Hoeck B.V.的胡萝卜、生菜和小麦种子为材料，在气候室内进行水培预培养和暴露处理，设置50、500、5000 μg·L
?1三种浓度及对照。收获后测定根长、茎长、鲜重和干重，并将根与地上部分别消解，采用ICP-MS测定Gd含量，进一步换算纳米塑料在不同组织中的浓度、总积累量及转运因子（TF）。统计分析采用双因素方差分析（ANOVA）、单因素方差分析、Welch's ANOVA或Kruskal–Wallis检验，并结合事后多重比较评估差异显著性。
在“3.1. Uptake and internal translocation of PVC and PP NPs in plants”部分，研究显示3种作物均可吸收两类纳米塑料，且根部始终作为主要储库。无论按组织中NP浓度还是按组织总积累量计算，根部富集都远高于地上部，提示根部是主要的相关富集位点。结果进一步表明，物种是决定体内再分配格局的主导因素。胡萝卜在地上部中积累的NP最高，生菜次之，小麦最低。与PP相比，PVC在多数组织中呈现略高的积累水平。在最高暴露浓度下，胡萝卜和生菜根部NP负荷整体相近，小麦在PVC暴露下与胡萝卜相近，但在PP暴露下明显较低；而地上部差异则更为显著，胡萝卜的地上部NP负荷约为生菜的3倍，并可达到小麦的8–10倍。转运因子分析进一步强化了这一结论：胡萝卜TF约为2%–4%，为3种作物中最高；生菜约1%，较为稳定；小麦最低，在不同处理间波动较大，高浓度PP暴露下约降至0.6%。这些结果说明，作物种类对纳米塑料根-茎转运具有关键调控作用，而PVC较PP更易发生向上转运，但该差异不能仅归因于聚合物化学组成本身。
在“3.2. Effects of PVC and PP NPs on plant growth parameters”部分，研究重点分析了纳米塑料暴露对植物生长的影响。结果表明，生长响应具有明显物种依赖性。生菜是唯一表现出清晰生物量分配变化的作物：在PVC和PP处理下，其地上部干重持续增加，而根部干重同步下降，显示出由地下向地上部分配资源的趋势，但这种变化并不严格呈现浓度依赖关系。相比之下，胡萝卜和小麦总体生长参数基本稳定，仅观察到个别处理下的有限变化。胡萝卜仅在中等浓度PVC处理下地上部干重下降；小麦则仅在5000 μg·L
?1 PVC处理下根长增加。整体而言，生长效应并不与转运因子高低简单对应，说明植物对纳米塑料的生理响应并非单纯由向地上部转运的比例决定，而更可能与物种特异性的敏感性、根部局部相互作用和生物量分配策略有关。
讨论部分围绕四个直接观察结果展开。首先，所有作物均表现出根部为主要储库的规律，这与既往研究中“纳米塑料主要滞留于根部、向地上部转运有限”的认识一致。但作者也明确指出，ICP-MS仅能提供组织总量信息，无法区分颗粒位于根表、黏液层、细胞外空间还是细胞内部，因此本研究中的“根部积累”更准确地应理解为“根相关富集”，而非对完全细胞内化的直接证明。其次，PVC总体表现出高于PP的吸收和转运，这一现象应被视为颗粒类型相关差异，而不能直接解释为聚合物化学性质效应，因为两者在水动力学粒径与聚集行为方面亦存在差异，尤其PP在Hoagland溶液中聚集更明显。第三，根-茎再分配呈现显著种间特异性。胡萝卜最高、生菜居中、小麦最低，说明植物物种身份是决定纳米塑料体内迁移的重要因素。作者在讨论中提到，根系解剖结构、维管可达性、蒸腾驱动水流、根系构型及生物量分配等因素可能共同参与这一差异形成，但由于这些生理机制并未在本研究中直接测量，因此只能将其作为待验证的解释框架，而非结论本身。第四，生长响应具有物种特异性且与转运水平不完全对应。生菜尽管TF仅居中，却表现出最显著的生物量重分配；胡萝卜TF最高，却仅有轻微生长变化，提示植物表现受多重生理过程共同影响。
该研究的重要意义在于，它在统一、可比的实验体系下，同时比较了两类农业环境中常见聚合物纳米塑料在三类重要作物中的吸收和转运行为，突破了既往研究多聚焦PS和单一物种的局限。结果提示，在评估农作物纳米塑料暴露与潜在食物链风险时，不能仅依据聚合物类型，也不能简单外推单一物种结果，而应综合考虑作物功能类型、组织分配格局和食用部位差异。对于根菜类，应重点关注可食根组织中的富集；对于叶菜类，应关注有限但具有消费意义的地上部转运；对于谷物类，则需进一步研究其是否能够进入生殖器官及籽粒。
研究结论部分可译为：该研究表明，纳米塑料可被作物根系稳定吸收，但其向上运输在不同物种间差异显著，其中胡萝卜较生菜和小麦可动员更大比例的颗粒。研究结果说明，在该试验体系中，聚合物身份（PVC与PP）及粒径可能影响累积水平，但植物性状更可能是决定纳米塑料吸收与再分配的主导因素。需要强调的是，本研究采用的暴露浓度高于当前农业环境估计水平，其设定目的是保证分析可检出性并实现跨物种可比性。因此，这些结果不应被直接解读为环境真实暴露条件下的定量风险证据，而应视为关于物种依赖性和颗粒类型依赖性吸收、转运行为的比较性机制认识。同样，根部和地上部中观察到的积累现象，也不能直接外推为农业土壤条件下的食品安全风险，因为土壤基质可显著改变纳米塑料的迁移性、生物有效性和植物暴露水平。未来研究应转向更接近农业土壤实际的实验设计，并结合可食器官测定与膳食暴露评估，以更准确判断纳米塑料在真实农田条件下的生态与健康意义。
