植物吸收微塑膠,不只是從根,也會從葉片

更新於 發佈於 閱讀時間約 6 分鐘

近年來,微塑膠(microplastics, MPs)污染已成為全球性的環境與食安問題。人們早已知道,海洋生物、昆蟲甚至人體組織中都能找到微塑膠。但你可能沒想過,植物的葉子竟然也會「吸」進空氣中的塑膠粒子!


這篇由中國南開大學與美國麻州大學等機構合作進行的研究,在最近(2025)發表於《Nature》,不只首次在田野環境中證實葉片吸收微塑膠的現象,還找到了吸收的路徑,並比較了葉片與根部的貢獻程度。


過去已經有不少研究發現,植物的根部會吸收微塑膠;但是,這些研究幾乎都是將微塑膠混入土壤或以微塑膠懸浮液浸泡植物,且含量通常不低。因此,一直有質疑的聲音。在這篇研究中,他們走出實驗室,到都市的各地去採集植物,同時也採集這些地點的空氣懸浮粒子(TSP)與環境粉塵。


當然,真實的環境的複雜度比較高,不過研究團隊聚焦於兩種最常見的塑膠:  存在於寶特瓶、衣料纖維裡的PET(聚對苯二甲酸乙二酯),以及保麗龍、泡殼包裝最常用的 PS(聚苯乙烯)。  


他們分別在天津市的五個地點進行實地採樣,包括滌綸工廠(PET污染源)、垃圾掩埋場(PS污染源)、市區公園與大學校園。他們採集了12種行道樹與9種蔬菜的葉片與根部,並同時收集空氣懸浮粒子(TSP)與環境粉塵。


經過清洗、萃取與質譜分析,他們發現幾乎所有葉片中都可檢出PET與PS微粒。而且,在污染越嚴重的區域的植物葉片,塑膠濃度越高;另外,葉齡越長,塑膠濃度也越高。這個發現意味著,植物的確有吸收微塑膠的能力


另外,露天種植蔬菜的微塑膠含量,平均約為溫室蔬菜的 3~6 倍,最高甚至達 6 倍以上。PET大約可達3~6倍,PS則可達5~6倍。感覺PS好像比較容易吸收,不過考慮到這兩種顆粒的大小不一定相等,所以也不能就這樣下結論。


另外,研究團隊也發現,這些粒子並非僅僅殘留在表面,而是進入葉片內部,包括葉肉細胞間隙與葉毛中,還可沿著葉脈運輸到維管束。


也就是說,他們第一次證實了,在自然狀況下植物的確會吸收微塑膠,且會隨著維管束運輸到其他地方。為了釐清植物運輸微塑膠的機制,研究團隊也進行了一些實驗,來觀察氣孔開與關(加入離層酸ABA)對吸收效率的影響;另外,他們還進行了根部暴露實驗來與葉片進行比較。


結果他們發現:葉片對微塑膠的吸收能力遠遠大於根部,即使讓植物根部接觸含塑膠土壤或營養液五天,葉片中還是幾乎偵測不到微塑膠。這個結果意味著,根部吸收的微塑膠並沒有被運輸到地上部位。


所以,下一個問題是:植物是怎麼吸進微塑膠的?


研究團隊以玉米做為模式植物,進一步利用超光譜影像(HSI)、共軛焦顯微鏡與雷射電漿質譜(LA-ICP-MS)觀察塑膠微粒的分布。他們確認了氣孔(stomata)是塑膠進入葉片的主要通道。當他們以離層酸(ABA)處理植物,造成氣孔關閉時,微塑膠的吸收量就下降了大約7.5倍。


以影像觀察發現,質外體路徑(apoplastic pathway) 是微塑膠的主要移動路徑,而使用超光譜影像(HSI)與共軛焦顯微鏡拍攝時,他們觀察到 PS 與 PET 粒子集中分布於葉毛部位,且在「尖端」多於基部。也就是說,這些塑膠顆粒不只是隨著蒸散被動滯留,而是有可能以主動運輸方式向葉毛移動的傾向。雖然PET 與 PS 在其他葉組織(如葉肉與細胞間隙)也有分布,但葉毛內的累積更集中、持久。


先前的研究曾有人發現,葉毛會累積重金屬顆粒與污染物;而某些植物(如豆科)葉毛中會集中毒性代謝產物或外來物質,因此,研究團隊認為,葉毛可能是植物用來局部儲存或「隔離」外來顆粒與毒性物質的結構,類似「沉積池」或「垃圾站」,而在微塑膠的吸收上,可能也發揮了類似的功能。


此外,他們還發現葉片生理特性會影響吸收效率。例如,氣孔導度(Gs,即氣孔的開放程度)、光合作用速率(Pn)、蒸散速率(Tr)與內部二氧化碳濃度(Ci)都與葉片內PET濃度呈正相關。


過去的研究發現,帶正電的微塑膠粒子不容易被植物吸收。這是因為植物細胞壁通常帶負電,會排斥正電粒子。


那麼,他們是否有研究這部分呢?答案是,雖然沒有特別研究這部分,不過他們使用的PET與PS奈米粒子都是未修飾的裸粒子。依據材料特性與水中行為,推測應該是帶弱負電或接近中性。


最後,葉片吸收塑膠可以吸收到怎樣的程度呢?他們在九種常見葉菜中發現微塑膠的濃度範圍,可以從每公克乾重數百到數千奈克(ng/g DW)不等。


雖然從這些濃度還無法直接推論對人體的毒性風險,但這項發現提醒我們:葉片暴露途徑是微塑膠進入食物鏈的重要來源,過去的研究讓我們高度關注土壤與水體,反而低估了「空氣→植物葉片→人類」這條路徑。


所以,透過實地採樣,我們瞭解到,不只是根部,植物的葉片也會吸收微塑膠。另外,雖然根部會吸收,但似乎不會運輸到葉片?最後,葉毛(trichome)等微觀結構的角色正在被重新認識,可能具「解毒」與/或「濾附」的功能。


我們為了生活方便所發明的塑膠,因為人類的漫不經心,已經混入了我們的食物,逐漸進入我們的系統。下次,在超商、超市、菜市場索取塑膠袋時,希望你會想到這(些)研究,停止索取(購買)塑膠袋!可不要只是說:我要開始吃溫室蔬菜了!


參考文獻:

Luo, Z., Lu, K., Xu, C., Yang, J., Su, L., Zhang, Y., Liu, S., Zhang, S., Zhao, Y., Liu, G., Mao, Y., Liang, X., Xia, Y., Wang, Y., Lin, Z., Fan, Z., & Zhang, Z. (2025). Leaf absorption contributes to accumulation of microplastics in plants. Nature, 625(8002), 767–773. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08831-4


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