The effect of iron plaque on uptake and translocation of norfloxacin in rice seedlings grown in paddy soil  

鐵膜對水稻幼苗吸收和轉運諾氟沙星的影響  

來源: Environmental Science and Pollution Research, Volume 24, 2017, Pages 7544-7554

《環境科學與污染研究》，第24卷，2017年，第7544-7554頁

 

摘要  

論文摘要指出，鐵膜在水稻根表面的作用近年被研究，但其對抗生素如諾氟沙星吸收的影響仍不確定。通過盆栽實驗，研究調查了鐵膜對水稻吸收和轉運諾氟沙星的影響。鐵膜通過添加不同量Fe(II)誘導。結果顯示，諾氟沙星存在會減少鐵膜量；誘導鐵膜后，諾氟沙星主要積累在根表面鐵膜上，其次是根內部，但未觀察到向其他組織轉運。在高濃度諾氟沙星（50 mg·kg?1）下，鐵膜起屏障作用，減少根吸收；但在低濃度（10 mg·kg?1）下無此作用。屏障作用在添加30 mg·kg?1 Fe(II)時最強，源于鐵膜和根際效應的結合。熒光顯微鏡顯示諾氟沙星主要分布在根細胞外部，表明其通過質外體途徑轉運。與非根際相比，更多諾氟沙星積累在根際土壤，可能因強根氧化誘導鐵氧化物形成，吸附諾氟沙星并促進根表面吸收。  

 

研究目的  

研究目的是評估鐵膜對諾氟沙星在水稻中吸收和轉運的影響，特別是在土壤環境中，驗證鐵膜是否作為屏障減少抗生素吸收，并探討根際過程的作用。  

 

研究思路  

研究采用盆栽實驗，水稻幼苗生長在添加不同量Fe(II)（0、10、30、50、70 mg·kg?1）和諾氟沙星（0、10、50 mg·kg?1）的土壤中。使用根袋區分根際和非根際土壤。測量鐵膜量、諾氟沙星積累分布、根際參數（Eh、pH、O?），并通過熒光顯微鏡分析諾氟沙星在根部的分布。統計分析比較不同處理的影響。  

 

測量的數據及研究意義  

1 鐵膜量數據來自Fig. 1，通過DCB提取測量，研究意義是量化鐵膜形成受諾氟沙星和Fe(II)影響，顯示諾氟沙星減少鐵膜量，表明抗生素可能通過絡合Fe(II)抑制鐵膜誘導。  

 

2 諾氟沙星濃度在根表面和內部根數據來自Fig. 2和Table 2（生物濃縮因子），研究意義是評估鐵膜對吸收的屏障作用，顯示高Fe(II)（如30 mg·kg?1）時根表面積累增加而內部減少，證實鐵膜在高諾氟沙星濃度下阻隔吸收。  

 

 

3 諾氟沙星分布百分比數據來自Fig. 3，研究意義是揭示諾氟沙星在根部的分配，顯示鐵膜促進表面積累，減少內部轉運，強調鐵膜對污染物滯留的作用。  

 

4 熒光顯微鏡圖像數據來自Fig. 4，研究意義是直觀展示諾氟沙星在根部的空間分布，證實其主要在細胞外部（質外體途徑），未進入細胞，說明轉運機制。  

 

5 Eh、pH、O?剖面數據來自Fig. 5，使用丹麥Unisense電極測量，研究意義是量化根際氧化還原條件，顯示根際Eh和O?高于非根際，表明根氧化影響鐵膜形成和諾氟沙星行為。  

 

6 諾氟沙星濃度在根際和非根際土壤數據來自Fig. 6，研究意義是比較根際效應，顯示根際積累更多諾氟沙星，因鐵氧化物吸附，突出根際過程對污染物遷移的影響。  

 

 

結論  

研究得出結論：鐵膜在高諾氟沙星濃度（50 mg·kg?1）下起屏障作用，減少根吸收，尤其在添加30 mg·kg?1 Fe(II)時最強；諾氟沙星通過質外體途徑轉運，未進入細胞；根際氧化條件促進鐵膜形成和諾氟沙星積累。添加適量Fe(II)可降低諾氟沙星通過食物鏈的健康風險。  

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義  

使用丹麥Unisense微電極測量Eh和O?濃度（Fig. 5），以高空間分辨率（如100μm步長）量化根際和非根際土壤的氧化還原剖面。研究意義在于直接驗證根際氧化條件：數據顯示根際Eh和O?高于非根際，證實根釋放氧氣和氧化物質，促進鐵膜形成；這種氧化環境增強鐵氧化物對諾氟沙星的吸附，影響其遷移和吸收。該測量提供了關鍵環境參數， linking根際生物地球化學過程與污染物行為，為理解鐵膜屏障機制提供實驗依據。