2023年2月，中山大学地球科学与工程学院曹建劲教授团队在《Environmental Chemistry Letters》上在线发表了有关植物呼吸新发现的文章 “Plants emit sulfate‑, phosphate‑ and metal‑containing nanoparticles”，《Environmental Chemistry Letters》（中国科学院分区一区top，影响因子: 15.7 ）涵盖地质学、化学、物理学和生物学等学科的期刊，其发表的文章对自然环境和工程环境的研究具有重要意义。该文章首次提出了植物呼出物质中纳米微粒的存在，这是除气体、挥发性有机物等的又一重要成分，对现有的植物呼吸做出了重要补充。该文章还对植物纳米微粒的来源以及含硫酸盐微粒对降温的影响进行了讨论。

曹建劲教授团队对纳米微粒的研究已长达20余年，研究领域涉及地气、地下水、断层泥和动植物切片等，发表了一系列文章并具有专利。植物作为生态系统中重要的一环，其对生态环境的影响不可忽视。以往的研发现，纳米颗粒可以从植物根部或细胞壁等直接进入植物体内并通过组织进行转移，且在植物切片中确切发现了纳米颗粒的存在，曹建劲教授团队便提出了植物呼吸作用释放纳米微粒的猜想。基于上述猜想，该课题组设计并自制了一种新的采样装置（图1）对中国地区的四种植物进行采样。

图1 取样装置图

相比于早先研究发现的植物产生的挥发性有机物，这是首次在植物呼出成分中发现无机纳米颗粒，其对植物呼吸作用做出了重要补充。换句话说，植物可以呼吸作用的方式，直接释放无机固体颗粒来参加并影响大气组成，这是物质循环的又一途径，需重新估量植物对环境的影响。鉴于其广泛性，我们对全球植物产生的微粒量进行了估计，结果表明，全球每月约可产生 5.066 × 10¹⁹个纳米颗粒。这些粒子受人为影响较小，又不同于矿产、火山等地的特殊微粒生成机制，它们将在全球持续且稳定地产生并影响着大气环境。相比于大气中常见的颗粒，它们的小尺寸效应将导致更远的迁移距离和更长的沉降时间。未来，植物或许对环境领域产生更深远的影响。

利用透射电子显微镜对样品进行观察，结果表明，这些微粒可大致分为三类：以硫酸盐为主要成分的纳米颗粒（图2）；以磷酸盐为主要成分的纳米颗粒（图3）；含金属成分的微粒（图4）。它们具有单体和聚合物两种形式。形态无定形，大多不规则，磷酸盐颗粒多呈圆形。尺寸多为50-300 nm。

图2 以硫酸盐为主要成分的微粒

图3 以磷酸盐为主要成分的微粒

图4 含金属成分的微粒

第一作者：张婉琴，中山大学地球科学与工程学院硕士研究生，主要从事纳米微粒形成、迁移和分布研究。

通讯作者：曹建劲，中山大学地球科学与工程学院教授，主要从事纳米微粒找矿技术，以及纳米微粒形成、迁移和分布研究。2003年，首次在隐伏矿体上方地表介质中发现纳米金、硫酸铅等纳米微粒，发明纳米微粒找矿技术，即用纳米微粒的种类、大小、形状、结构、化学成分、聚合关系、超微观生物效应等探测隐伏矿体技术，该项技术与其它找矿技术有本质的不同，是一项原创技术。揭示了各类型矿床从隐伏矿体到地表，纳米微粒在形成和迁移过程中，其成分和结构特征的变化规律，建立各种介质采样、制样、测试、微粒特征分析、异常纳米微粒判别、隐伏矿体特征探测等一系列技术，获得《一种利用单一纳米微粒的化学成分数据预测隐伏矿床的方法》等8项国家发明专利授权，发表论文146篇。

原文信息：Zhang, W., Cao, J., Luo, X.， Qiu, J., Qi, Y. “Plants emit sulfate-, phosphate- and metal-containing nanoparticles.” Environmental Chemistry Letters (2023).

原文链接： https://doi.org/10.1007/s10311-023-01567-5