微塑料与镉复合污染对小麦幼苗的生态毒理效应：抗氧化酶活性与镉富存机制研究

《Nanomaterials》：Ecotoxicological Impacts of Microplastics and Cadmium Pollution on Wheat Seedlings

本文聚焦微塑料(PE-MPs)与重金属镉(Cd2+)复合污染对小麦幼苗的协同毒性效应，通过分析过氧化物酶(POD)活性动态变化及Cd生物富集规律，揭示PE-MPs对Cd生物有效性的调控作用。低浓度PE(1 mg·L-1)对POD活性无显著影响，而高浓度PE(50/100 mg·L-1)显著抑制酶活；Cd胁迫(50 μmol·L-1)使叶片POD活性提升73.7%，但PE共存可缓解高Cd毒性。研究为农业污染防控提供理论依据。

　　

微塑料与镉复合污染的生态毒理机制

本研究系统探讨聚乙烯微塑料(PE-MPs)与镉(Cd²⁺)复合暴露对小麦幼苗的生理干扰效应。通过设置梯度浓度PE-MPs(1/50/100 mg·L^-1)和Cd²⁺(1/5/25/50 μmol·L^-1)的单一及联合处理，重点分析叶片与根系过氧化物酶(POD)活性响应模式及Cd富存特征。

微塑料单独作用下的酶活响应

低浓度PE-MPs(1 mg·L^-1)处理组叶片POD活性呈微弱上升趋势(p>0.05)，而50 mg·L^-1与100 mg·L^-1PE-MPs均引发显著抑制效应。结果表明高剂量微塑料可能通过物理阻塞或氧化应激干扰植物防御系统，且毒性效应存在浓度依赖性。

镉胁迫诱导的抗氧化防御激活

在50 μmol·L^-1Cd²⁺单一暴露下，叶片POD活性较对照组提升73.7%，根系在5 μmol·L^-1与25 μmol·L^-1Cd²⁺处理中亦出现显著增强(p<0.05)。证实Cd胁迫可激活小麦抗氧化酶系以清除活性氧，但高浓度胁迫可能超出植物调节阈值。

复合污染的交互作用特征

当50 mg·L^-1PE-MPs与不同浓度Cd²⁺共存时，叶片POD活性虽随Cd浓度上升而增加，但均低于同浓度Cd单独处理组。值得注意的是，50 mg·L^-1PE-MPs本身未引起显著毒性(p>0.05)，却在复合体系中表现出对Cd诱导酶活的抑制作用，提示微塑料可能通过吸附作用改变Cd生物有效性。

镉富存行为的调控机制

在低Cd环境(1/5 μmol·L^-1)中，PE-MPs促进Cd向叶片转运；而高Cd条件(50 μmol·L^-1)下，PE-MPs反而减少叶片Cd积累量，同时增加根系富集。这种浓度依赖性调控揭示微塑料可作为Cd迁移的"缓冲载体"，在低浓度时增强Cd植物有效性，高浓度时通过固持作用缓解毒性。

农业生态安全启示

本研究阐明PE-MPs通过物理化学作用调制Cd的生物有效性，为复合污染风险评估提供新视角。微塑料与重金属的协同效应可能影响作物品质与产量，建议在农业环境监测中加强复合污染指标体系建设。