《Nature Sustainability发表中国科学院烟台海岸带所关于潮间带多环芳烃分布影响机制的最新成果》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-07-03
  • 中国科学院烟台海岸带研究所吕敏助理研究员、陈令新研究员等利用其在复杂环境基质样品分析方面的技术优势,在海岸带污染过程及机制研究领域取得重要进展,研究成果“人为因素对中国潮间带多环芳烃分布的影响”(Human impacts on polycyclic aromatic hydrocarbon distribution in Chinese intertidal zones)发表在最新一期的《自然·可持续发展》(Nature Sustainability)上。

    潮间带是地球表面资源最丰富、物质和能量交换最激烈的区域。与浩瀚的海洋和陆地相比,潮间带区域狭窄,但具有很高的生产力,其固碳能力高于世界草地和森林的平均值,在海洋经济发展中发挥着重要作用。因此,潮间带生态环境现状直接关系到海岸带资源的保护、开发和可持续发展利用。然而,工业化和城市化的迅猛发展给该区域带来了空前的环境压力,人类活动产生的污染物通过地表径流等途径进入到潮间带区域,对其生态系统产生了强烈的影响。多环芳烃(PAHs)具有高毒性、持久性、生物累积性,能够远距离迁移,在环境中广泛存在。由于PAHs是由含碳物质的不完全燃烧和石油产品的释放产生的,传统能源消耗和经济发展等诸多因素均能影响PAHs的产生和排放。鉴于潮间带的资源和生态意义,阐明潮间带沉积物中影响PAHs分布的主要因素及其机制,将为潮间带生态系统的评估与保护提供思路。

    本次在《自然·可持续发展》发表的研究,充分利用了多年来在复杂环境基质样品分析技术上的优势,对覆盖我国所有11个沿海省份和直辖市的典型潮间带的枯季、雨季沉积物样品进行PAHs分析,同时结合沉积物理化性质、气候因素以及人口、城市化水平等34种经济社会指标,系统并定量研究了它们对PAHs分布的直接或间接影响。研究发现,所有PAHs均与沉积物中总有机碳含量(TOC)呈现高度正相关关系;进一步利用TOC对PAHs归一化,发现经济社会因素对低分子量(LMW)和高分子量(HMW)PAHs的影响不同。其中,人口与经济水平对HMW PAHs的影响最大,而城市化水平对LMW PAHs的影响最大。研究还发现经济社会因素可通过影响沉积物TOC含量间接影响PAHs的分布。该研究结果揭示了潮间带沉积物中PAHs污染特征,可在一定程度上反映区域工业化和城市化水平,同时为其它潮间带区域PAHs水平的预测与评估提供指导,为海岸带生态环境安全评估和可持续发展管理提供技术支撑,助力可持续发展的海岸带生态环境建设。

    该研究成果得到了科技部基础调查专项(2014FY210600)、国家自然科学基金(41601525;21677167;21976209)等项目的支持。文章的第一作者为吕敏助理研究员,文章通讯作者为生态环境研究中心的廖春阳研究员、华东师范大学的刘东艳教授和烟台海岸带研究所的陈令新研究员。

  • 原文来源:http://www.yic.cas.cn/ky/kydt/202006/t20200630_5613737.html
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  • 《 Nature Sustainability发表烟台海岸带所关于作物吸收微塑料通道与机制的最新成果》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-07-16
    • 中国科学院烟台海岸带研究所李连祯副研究员、骆永明研究员等在作物吸收微塑料通道与机制领域取得重要进展,研究成果“微塑料可通过新生侧根间隙进入可食作物”(Effective uptake of submicrometre plastics by crop plants via a crack-entry mode)发表在最新一期的《自然·可持续性》(Nature Sustainability)上。 塑料垃圾是我们生活之中最常见的一种环境污染物质,塑料污染正成为整个地球表层生态系统最严重的威胁之一。海洋中小于5毫米的微塑料越来越被人们知晓,我们日常食用的海产品、盐、啤酒和自来水以及呼吸的空气中也发现存在大量的微塑料。但对于陆地生态系统中微塑料的了解甚少。土壤中的微塑料可能是一个更严重的环境问题,污泥和塑料地膜是土壤微塑料的两大来源。污水处理厂收集的生活污水、工业废水和雨水也都含有塑料。水体中和大气中的微塑料都可能导致土壤中微塑料的积累。 先前科学家一致认为微塑料在日常食用的蔬菜和农作物之中是“不可能”存在的,因为植物根系表皮的孔隙非常小,而塑料微粒都比较大。然而,由骆永明研究组完成的最新的研究显示,通过废水水培试验和模拟废水灌溉的沙土培养试验,发现尺寸在亚微米级甚至是微米级的塑料颗粒都可以穿透小麦和生菜根系进入植物体,并能在蒸腾拉力的作用下通过导管系统随水流和营养流进入作物可食用部位。研究团队发现,大约两微米甚至更大的塑料微粒也可以进入植物中。由于塑料颗粒本身具有较强的粘附性,很容易被植物根系分泌的多糖粘液所“捕获”。此外,塑料颗粒本身也具有一定柔韧性,它们或可能在受到挤压力的作用下进入到狭小的根部质外体空间,进一步渗透进入根系皮层组织甚至到达导管组织中。同时,该研究小组还发现了另一种塑料颗粒进入植物体的通道与机制:在植物新生侧根边缘存在狭小的缝隙,塑料颗粒可以通过该“通道”跨过屏障而进入根部木质部导管并进一步传输到茎叶组织。对于进入到植物体的微塑料确切含量,研究小组正在开展研究,以定量化表征更多信息。 真实环境中发生植物吸收富集微塑料是非常令人担忧的,这也意味着微塑料可能通过食物链传递而存在于我们所食用的肉类和奶制品中。我们目前还不了解摄入微塑料如何影响我们的健康,需要对微塑料摄入的健康效应开展研究。但即使摄入微塑料没有明显的副作用,由于塑料中含有害的化学添加剂(如增塑剂、阻燃剂等),这可能会产生长期的不良影响。另外,除了可能产生人体健康风险外,从农业环境可持续性发展的角度考虑,也亟需对塑料垃圾的堆放及微塑料向环境的排放进行有效监控。 相关研究发表于7月13日的Nature Sustainability 杂志上,Nature Sustainability还同期刊发德国柏林自由大学著名土壤生态学家Matthias C. Rillig的评述文章,专门对该研究进展进行了详细介绍和高度评价。他认为这项工作标志着陆地生态系统微塑料研究的重要里程碑(marks an important milestone for terrestrial plastic research)。论文被接受后,应Nature Research Sustainability Community邀请,论文第一作者李连祯副研究员和通讯作者骆永明研究员为“Behind the Paper”专栏撰写了题为“Crop plants are taking up microplastics”的文章。该研究由中国科学院烟台海岸带研究所与南京土壤研究所合作完成,得到了国家自然科学基金委项目、中国科学院前沿科学重点研究项目等项目的资助。 文章链接:https://www.nature.com/articles/s41893-020-0567-9 Matthias C. Rillig教授评论文章链接:https://www.nature.com/articles/s41893-020-0583-9 Nature Sustainability Community文章链接:https://sustainabilitycommunity.springernature.com/posts/crop-plants-take-up-microplastics
  • 《中国科学院烟台海岸带研究所揭示微塑料对潮间带生物行为与沉积物硫循环影响机制》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:熊萍
    • 发布时间:2025-06-13
    • 全球塑料污染问题日益严重,尤其是河口地区的微塑料富集及其生态效应引起了广泛关注。河口沉积物是微塑料的主要汇聚库,也是生物地球化学过程的活跃场所,易受外界扰动影响。底栖动物的生物扰动不仅能够改变沉积物结构,也会影响其物质循环。然而,目前关于微塑料如何改变底栖动物行为进而影响沉积物物质循环的研究较为有限。近日,中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境生理生态研究组(赵建民研究团队)以潮间带动物沙蟹(Scopimera globosa)为研究对象,开展了系统模拟实验研究,揭示了微塑料污染下沙蟹行为与沉积物硫循环过程之间的耦合机制。 研究通过室内模拟实验,结合AI视觉识别和宏基因组测序技术,系统探究了微塑料污染对沙蟹行为的调控效应以及沙蟹生物扰动对微塑料迁移、沉积物理化性质和硫循环的影响机制。结果表明,微塑料暴露下沙蟹表现出活动能力减弱、再埋藏时间延长、争斗和爬壁行为频繁等明显的行为异常,表明其处于较高的环境胁迫状态。沙蟹主动规避微塑料丰度较高区域,向深层沉积物迁移的行为,进一步改变了沉积物氧化还原状态与微生物分布格局。沙蟹生物扰动显著增强了微塑料向上迁移的能力,使其在沉积物表层及上覆水中丰度显著增加,可达非扰动条件下的27倍,沙蟹可能是潮间带微塑料再暴露风险的重要驱动因子。沙蟹生物扰动显著改变了沉积物微生物群落结构和硫循环代谢功能。表层沉积物中需氧菌群Pseudomonadota显著增加,而厌氧硫酸盐还原菌Thermodesulfobacteriota显著减少;沙蟹生物扰动促进了深层沉积物中soxA、soxB等硫氧化相关基因表达,但抑制了dsrA、dsrB等硫酸盐还原相关基因表达。 研究成果揭示了微塑料通过调控底栖动物行为间接影响沉积物生物地球化学过程的机制,为海洋微塑料污染生态风险评估提供了新认知。该成果已发表于国际期刊 Environmental Science & Technology上,第一作者为孙超凡博士,通讯作者为王清研究员。研究得到了国家自然科学基金面上项目和烟台海岸带所研究组群项目资助。 论文信息 Sun, C., Liu, H., Teng, J., Feng, W., Wang, D., Wang, X., Zhao, J., & Wang, Q. (2025). Impact of Microplastic Exposure on Sand Crab Scopimera globosa Behavior: Implications for Microplastic Transport and Sulfur Cycling through Bioturbation. Environmental Science & Technology,2025, 59, 7039?7053. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.5c01192