图1 热裂解气相色谱质谱(Py-GC/MS)鉴定和定量植物中的纳米塑料

　　在建立分析方法的基础上，该团队对比并揭示了NPs和工程纳米颗粒物(ENPs)对生菜的差异作用机制[2]。研究发现，暴露于NPs和ENPs的生菜中，氧化铜(CuO)ENPs引起的生菜膜损伤最为严重，根系通过上调半乳糖代谢和改变亚油酸代谢对CuO做出响应，而暴露于NPs的根系通过调节氨基酸、辅因子和维生素代谢应对NPs胁迫。这些代谢途径的改变进一步调节了CuO和NPs对根际微生物的不利影响。

　　                                           图2 纳米塑料和工程纳米颗粒物对生菜的差异作用机制

　　此外，该团队进一步评估了NPs在食物链中的传递风险，首次基于质量浓度量化了NPs在生菜-蜗牛食物链中的营养转移[3]。结果发现，NPs的暴露浓度影响其在生物体内的营养转移和生物分布，对直接暴露的生菜和间接暴露的蜗牛产生了不同程度的影响。

　　                                        图3 基于质量浓度量化了NPs在生菜-蜗牛食物链中的营养转移

　　针对寒冷地区特有的冻融(FT)循环现象，该研究团队进一步探索了FT老化后的MPs对土壤酶活性和微生物群落结构的影响[4]。研究结果表明，FT老化后的MPs表面形貌和疏水性改变，结晶度降低。小粒径的MPs抑制了土壤脲酶的活性，而大粒径的MPs提高了土壤脲酶活性。FT老化的MPs显著改变了土壤微生物的群落结构，增加了细菌群落共现网络的复杂性。FT老化后的MPs还会影响遗传信息和细胞过程，并破坏次级代谢产物的生物合成。

　　                                            图4 冻融老化的MPs对土壤酶和微生物群落组成的影响

　　与此同时，该团队还揭示了FT老化的MPs对蚯蚓的毒性作用机制[5]。结果发现，FT老化的聚丙烯(PP)MPs比原始PP-MPs对蚯蚓造成更严重的氧化应激和膜损伤。FT老化的MPs会导致蚯蚓肠道菌群失衡并富集具有塑料降解能力的微生物属。与原始的聚乙烯(PE)MPs和PP-MPs相比，FT老化的PE-MPs通过上调脂质和类脂分子来影响膜转运，而FT老化的PP-MPs通过下调有机杂环化合物来改变外源物质的生物降解和代谢。

　　                                                  图5 冻融老化MPs对蚯蚓的毒性作用机制

　　这些研究成果不仅丰富了MPs环境行为学的理论体系，也为制定有效的MPs污染防控策略提供了科学依据。相关研究成果分别发表于国际期刊Talanta、Science of the Total Environment、Journal of Hazardous Materials。由特别研究助理李艳君(第一作者)、于泳研究员(通讯作者)、徐光辉特别研究助理等人共同完成。研究得到了国家自然科学基金(U23A6001.42377282.42307045)的资助。

　　论文信息：

　　1. Li Y.J.,Lin X.L.,Wang J.,Xu G.H.,Yu Y.*,Quantification of nanoplastics uptake and transport in lettuce by pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry [J]. Talanta,2023.265: 124837. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2023.124837

　　2. Li Y.J.,Lin X.L.,Xu G.H.,Yan Q.L.,Yu Y.*,Toxic effects and mechanisms of engineered nanoparticles and nanoplastics on lettuce (Lactuca sativa L.) [J]. Science of the Total Environment,2024.908: 168421. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168421

　　3. Li Y.J.,Lin X.L.,Wang J.,Xu G.H.,Yu Y.*,Mass-based trophic transfer of polystyrene nanoplastics in the lettuce-snail food chain [J]. Science of the Total Environment,2023.897: 165383. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165383

　　4. Li Y.J.,Xu G.H.,Yu Y.*,Freeze-thaw aged polyethylene and polypropylene microplastics alter enzyme activity and microbial community composition in soil [J]. Journal of Hazardous Materials. 2024.470: 134249. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134249

　　5. Li Y.J.,Xu G.H.,Wang J.,Yu Y.*,Freeze-thaw aging increases the toxicity of microplastics to earthworms and enriches pollutant-degrading microbial genera [J]. Journal of Hazardous Materials,2024.479: 135651. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135651