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文章亮点:

微塑料（MPs）与有毒金属污染物在土壤中共存的现象日益普遍，对土壤-植物系统构成严重威胁。镉（Cd）是土壤中最常见的金属污染物，很容易与MPs结合，从而改变其生物有效性。然而，MPs和Cd的共污染研究较少，特别是二者相互作用引起的复杂植物毒性以及共暴露对植物吸收Cd的影响。因此，通过盆栽试验，比较了聚苯乙烯微塑料（MPs-PS）和Cd的单独暴露以及共暴露（PS+Cd）对芸苔属（B. chinensis）植物生理特性的影响，并探讨了MPs添加影响植物组织吸收Cd的驱动因素。

图文摘要

结果表明：MPs单独处理下，随着PS剂量的增加，植株生物量、光合参数和叶绿素含量显著降低（p < 0.05）。虽然PS和Cd共暴露对植物的负面影响高于PS单独暴露，但与单独Cd处理相比，MPs的添加降低了Cd对植物的毒性作用以及植物对Cd的吸收和积累。

Table 1 Cd concentrations and the total uptake of Cd in B. chinensis tissue and soil DTPA-extractable Cd concentration.

植物可以通过提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性来抵御PS和Cd胁迫引起的丙二醛（MDA）含量增加和氧化胁迫。线性模型表明，PS+Cd处理下，土壤有机碳和蔗糖酶活性分别是影响植物地上部和根系吸收Cd的关键变量。

Fig. 1. Linear models reveal the relative importance (%) of environmental drivers for Cd uptake in shoots (A) and roots (B).

该研究结合宏观及微观技术手段，揭示了GRSP在土壤重金属生物有效形态转化中的关键作用，为植物-土壤体系中有毒有害金属的环境风险调控提供了重要理论依据；也为绿色、高效的植物修复材料的选择提供了借鉴。

偏最小二乘路径模拟（PLS-PM）结果进一步表明，PS通过显著影响土壤理化性质、Cd浓度和土壤酶活性间接影响B. chinensis对Cd的吸收。

Fig. 2. Partial least squares path modeling (PLS-PM) showed the direct and indirect effects of soil physicochemical properties, Cd concentration (plant Cd concentration, soil DTPA-extractable Cd concentration), microbial biomass, soil enzymes, plant growth and plant oxidative damage on Cd uptake in shoots (A) and roots (C).

综上，本研究表明PS和Cd单、复合处理对B. chinensis生长、光合作用和叶绿素含量均有显著的负面影响，且PS剂量越大，对植物的毒性越强。然而，MPs的添加显著缓解了Cd对植物的吸收和Cd诱导的植物毒性。此外，土壤微环境的改变可影响B. chinensis对Cd的吸收和富集。本研究为MPs与环境重金属共污染之间的毒理相互作用提供了理论依据，为评估MPs在土壤-植物系统中的潜在生态风险提供了重要参考。

第一作者张志琴，通讯作者方临川研究员，该研究得到国家自然科学基金(41977031)和陕西省杰出青年科学基金(2020JC-31)资助。

论文题目：Microplastics addition reduced the toxicity and uptake of cadmium to Brassica chinensis L.

期刊：Science of The Total Environment