纳米塑料给树木带来压力并损害光合作用

众所周知，越来越多的塑料垃圾进入土壤和水体。研究人员特别关注微小的微颗粒和纳米颗粒。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，以及它们对新陈代谢可能产生什么影响。

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，可以快速准确地检测微塑料和纳米塑料。

数百棵树苗在水浴中

首先，研究人员种植了两种具有不同用水策略的树种各 100 棵幼苗：野生山楂树(一种在欧洲广泛分布且需大量水的落叶乔木)和挪威云杉(需水量较少)。

七个月后，野生山楂树幼苗被转移到水培栽培，18 个月后，生长较慢的云杉也被转移到水培栽培。这意味着树苗的根现在生长在营养丰富的水中，而不是土壤中。

随后，研究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了树木不同部位的塑料颗粒含量。他们还在整个研究过程中确定了光合作用活动，该研究结果现已发表在《环境科学：纳米》上。

短短几周内，研究人员就能够在根部检测到每克植物材料中含有 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 至 100 倍。

这两个树种之间没有显著差异;尽管挪威云杉吸收的水较少，但它体内积累的纳米塑料量与缺水的野生山楂树体内积累的纳米塑料量大致相同。

“这很令人惊讶。我们原本预计纳米塑料的数量与吸收并输送到树叶的水量相关，”格斯勒说。这一发现表明，纳米塑料不会像之前认为的那样通过根组织中的微小裂缝进入树木，而是被吸收到根部细胞中，然后从那里进一步输送到树中。

可能储存在细胞膜中

研究人员还成功证明，树叶和针叶中的纳米塑料会影响重要的生理过程。他们的测量结果表明，野生山楂树的光合作用效率在两周内下降了三分之一，挪威云杉的光合作用效率在四周内下降了约 10%——在每种情况下，他们都将其与未添加纳米塑料的水中生长的树木进行了比较。

“在针叶中，颗粒必须克服额外的细胞屏障，这也许就是为什么它在云杉中比在落叶树中需要更长的时间，”盖斯勒说。

结果表明，阳光中的部分能量不再用于光合作用，而是以热量的形式消散。“这是树木的典型应激反应，”格斯勒说。“我的假设是纳米塑料储存在细胞膜中并正在破坏细胞膜。”

以这种方式储存纳米塑料还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发挥着关键作用。

光合作用减少对树木生长没有影响。然而，研究人员只对树木进行了为期四周的短时间观察，因此无法得出有关长期后果的结论。此外，这项研究使用了相对较多的纳米塑料。纳米塑料浓度较低或树木在土壤中而不是水培中生长时，效果可能会有所不同。

米特拉诺说：“我们的研究并不是想让人们认为纳米塑料会导致树木亡。”但这可能是一个额外的压力因素，尤其是对城市里的树木来说，它们已经饱受高温、干旱和空气污染的困扰。