環境中的微/納塑料由于具有比表面積大、表面極性低、容易吸附積累其他污染物等特點而被廣泛關注。相比于其他生物類群，沉水植物完全沉沒于水中，其對水環境中污染物的變化可能更加敏感。基于此，武漢植物園水生植物與水生態系統健康學科組科研人員，開展了微/納塑料對類/重金屬的吸附行為及其對沉水植物的毒性效應研究，取得進展如下：
1、微/納塑料對砷的吸附增強了對沉水植物的毒性效應
水生植物與水生態系統健康學科組博士研究生湯娜在邢偉研究員的指導下，研究了類金屬砷（三價砷和五價砷）對四種不同粒徑（100、10、1和0.1μm）的三種微塑料（聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚乙烯）的吸附行為；同時，實驗探究了聚苯乙烯納米塑料和砷對兩種沉水植物（密刺苦草和菹草）的復合毒性。研究結果表明，微/納塑料對砷具有吸附親和力，兩種污染物的結合對兩種沉水植物的生長均產生較大的毒性作用。微/納塑料對砷的吸附能力隨反應時間和濃度的增加而呈正相關，且其吸附能力與pH值和溫度密切相關。含復雜官能團的聚氯乙烯和聚苯乙烯對砷的吸附能力大于聚乙烯，而粒徑較小的納米塑料由于其比表面積較大而表現出良好的吸附行為。同時，聚苯乙烯納米塑料顯著抑制了沉水植物的葉綠素含量、Fv/Fm、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性和根活性，并破壞了植物葉片的細胞結構（細胞膜、線粒體和細胞核）。此外，當聚苯乙烯納米塑料和砷共同作用時，沉水植物的生長受到更明顯的抑制，而不是降低砷的毒性，進一步說明聚苯乙烯納米塑料和砷的吸附行為可以增強污染物的生態風險。研究成果以“The adsorption of arsenic on micro- and nano-plastics intensifies the toxic effect on submerged macrophytes”為題在國際學術期刊Environmental Pollution上發表。本研究得到了國家自然科學基金項目(31870346，32170375，U224023)、武漢應用基金前沿項目（2020020601012287）和中國科學院項目（中非聯合研究中心SAJRC202102）的聯合支持。
圖1 微/納米塑料對砷的吸附作用增強了對沉水植物的毒性效應
2、微塑料和鉛對沉水植物的復合毒性研究
水生植物與水生態系統健康學科組碩士研究生Hirpa Abduro Ogo在邢偉研究員的指導下開展了微塑料和鉛對密刺苦草和菹草的單一及復合毒性作用研究。結果表明，在微塑料和鉛的單一和復合毒性實驗中，沉水植物的光合色素、葉綠素熒光、可溶性糖、可溶性蛋白質和丙二醛隨著鉛濃度的增加而降低。兩種沉水植物的超氧化物歧化酶和鉛的生物積累水平均隨著鉛濃度的增加而增加。然而，只有在最高鉛濃度下，微塑料才加重了鉛毒性，從而降低沉水植物的葉綠素a含量和超氧化物歧化酶活性。綜上所述，鉛單獨暴露和與微塑料的聯合暴露對沉水植物的生理生化性狀均產生了一系列的影響，且似乎具有協同作用和物種特異性。該研究成果以“Combined toxicity of microplastic and lead on submerged macrophytes”為題在國際學術期刊Chemosphere上發表。本研究得到了國家自然科學基金項目（31870346，32170375）、武漢應用基金前沿項目（2020020601012287）和中國科學院項目（中非聯合研究中心SAJRC202102）的聯合支持。
圖2 微塑料和鉛對沉水植物的復合毒性研究
