[口头报告]土壤-作物系统中金属基纳米颗粒的迁移转化规律与调控机制

土壤-作物系统中金属基纳米颗粒的迁移转化规律与调控机制
编号：3140 稿件编号：466 访问权限：私有 更新：2023-04-12 20:39:56 浏览：168次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 15:28 （Asia/Shanghai）

报告时间：12min

所在会议：[5A] 5A、环境科学 » [5A-3] 5A-3 环境科学

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摘要
金属基纳米材料的环境风险已成为近期研究前沿和热点问题。本研究重点利用多种同步辐射技术从组织和细胞水平揭示了土壤-作物中金属基纳米颗粒的迁移转化规律，发现纳米颗粒能够进入植物根并到达内皮层却很难穿过凯氏带，且主要存在于细胞间隙中，纳米CuO易与半胱氨酸、柠檬酸和磷酸根结合（Peng等，2015）。建立了水稻土中ZnO、CuO、CeO2等多种金属基纳米颗粒生物有效性的评价方法，发现纳米ZnO在水稻中积累量和转运能力显著高于纳米CuO和CeO2（Peng等，2020）。探究了整个水稻生育期纳米CuO在土壤-水稻系统中的迁移转化规律及其对水稻生长影响，发现成熟期土壤中Cu生物有效性急剧提高，同时CuO和胡敏酸结合态铜逐渐向Cu2S和针铁矿吸附态铜转化；高浓度纳米颗粒胁迫下谷物产量减少了93%；X射线吸收近边结构谱（XANES）结果表明水稻根、叶和谷壳中均有少量CuO存在，而在米粒中未发现CuO，但仍促进了米粒糊粉层中Cu累积（Peng等，2017）。利用微束X射线荧光法（μ-XRF）联合μ-XANES揭示了根表铁膜对水稻吸收运输纳米颗粒的影响及其作用机制，发现根表铁膜是水稻吸收和转运纳米CuO的阻隔层，可通过促进Cu(Ⅱ)还原抑制纳米颗粒从根向茎叶迁移（Peng等，2018）。基于代谢组学探讨了亚铁介导下纳米CuO对水稻根中代谢产物的影响，发现亚铁显著改变了纳米CuO胁迫下植物响应，且主要通过诱导根表铁膜形成和引起柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸等有机酸和天冬氨酸、谷氨酸等氨基酸下调，并抑制两者合成途径，从而有效减少纳米CuO对水稻的胁迫（Peng等，2021）。此外，FeSO4和纳米零价铁(nZVI)作为外源铁会影响全生命周期中土壤-水稻体系中纳米CuO吸收和转运特征，成熟期中高浓度铁(Ⅱ)显著降低土壤Cu生物有效性15% ~ 45%；除最高铁(Ⅱ)处理外，Fe(Ⅱ)和nZVI均使根和叶中铜的积累量由31%降低到84%，外源铁可通过将纳米CuO还原为Cu2O以及促进铁膜的形成，从而降低纳米颗粒的环境风险（Peng等，2022）。该研究可为科学评估纳米材料的农产品安全及环境和健康风险提供重要依据。
关键字
纳米颗粒,土壤,水稻,迁移转化,同步辐射
报告人
彭程
华东理工大学

稿件作者
彭程 华东理工大学
张卫 华东理工大学
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