Environmental pollution: 砷-铅联合暴露对印度芥菜的吸收和转移砷和铅的影响

为促进生态环境持续改善，深入开展生态环境保护与修复，特别是探索以自然恢复为主的有效科学技术与手段，具有重大的科学意义和社会价值。

植物修复是自然恢复的重要途径，成为了生态修复的关键环节。通常利用某些特定的富集-超富集植物，这些植物对特定毒性元素的选择性吸收能力可以帮助它们有选择的从土壤中去除目标毒性元素。大多数对富集-超富集植物的研究都集中在它们如何作用于单一的毒性元素污染物，针对富集-超富集植物对复合污染土壤的修复效率及其机理的报道相对较少。

本研究开展了在单一和复合砷（As）和铅（Pb）暴露下，印度芥菜（Brassica juncea）对砷和铅的吸收积累特征的研究。印度芥菜可以同时积累砷和铅，但当砷和铅都存在时，砷和铅的吸收效率相较于单一污染物暴露条件下均存在下降趋势（砷吸收率下降>90%，而铅吸收率下降约10-30%）。通过研究发现，影响印度芥菜对砷和铅复合吸收能力的机理为：当同时暴露于砷和铅时，As和Pb从印度芥菜的根转移到叶能力会受到阻碍。当同时用As和Pb处理时，As(V)和可溶性PO43-之间的竞争在印度芥菜中更为明显，而Pb则影响的是K、Ca和Mg等离子的吸收通道的方式来影响Pb的吸收。植物亚细胞分步提取结果显示，Pb可以通过减少As的生物利用度来抑制As的吸收。X射线吸收近边精细结构谱图显示，印度芥菜吸收的Pb大部分以磷酸铅颗粒的形式沉淀在细胞壁内。砷的存在会一定程度上稍微减少这些不溶性的Pb的形成。通过本研究数据，我们认为Pb与二价和单价阳离子（如Ca、Mg和K）之间的竞争，以及细胞壁内As和Pb的形态和生物利用率的变化，在影响复杂暴露条件下印度芥菜对As和Pb的吸收效率方面起着关键作用。

研究结果表明，植物是一种可对复合污染环境进行生物修复的潜在有效手段，深入开展多元素和复杂环境下的协同生物修复理论、技术与方法研究，是实现环境自然恢复的重要途径之一，具有重要的现实意义。

相关成果发表在Environmental pollution上，Wenlei Yang Liqiang Luo, Benjamin C. Bostick, Elizabeth Wiita, Youfa Cheng, Yating Shen*. Effect of combined arsenic and lead exposure on their uptake and translocation in Indian mustard,Environmental Pollution, 274, (2021), 116549

原文链接：doi:10.1016/j.envpol.2021.116549