【海川化工科技前沿】中科院昆明植物所研究用真菌“吃掉”塑料颗粒

在生活中，塑料无处不在：从购物袋到快递包装，它给生活带来便利的同时，也造成了严重的污染问题。近年来，塑料废弃物对生态环境的影响成为全球关注的焦点。

长期以来，中国科学院昆明植物研究所山地未来研究中心（以下简称“昆明植物研究所山地中心”）的科研人员，针对“植物—土壤”系统中塑料废弃物的生态环境效应及代谢命运展开深入研究，取得了一系列新进展。相关成果发表在国际期刊《危险材料杂志》《国际生物降解与生物分解》上。

“这些成果能让我们更清楚地认识塑料污染，也为解决污染问题提供了新方向。”昆明植物研究所研究员许建初介绍。

小粒径微塑料危害大

塑料废弃物在环境中会逐渐分解成微小的颗粒，也就是微塑料。如今，微塑料污染几乎无处不在，海洋、陆地、大气，就连偏远的青藏高原也没能幸免。“而且在农业生产中，微塑料还能通过不同形式的农业管理措施和植物的吸收进入‘植物—土壤’系统。”昆明植物研究所沙希德·伊克巴尔博士介绍，但是在这个系统中不同类型和粒径的微塑料会产生怎样的生态效应，之前并不十分清楚。

为此，昆明植物研究所山地中心的科研人员开展了一项田间实验，专门研究不同粒径和类型的微塑料对玉米—土壤系统的影响。他们选择粒径为75微米、150微米、300微米的聚乙烯和聚苯乙烯微塑料进行实验。

“实验结果令人担忧。”沙希德·伊克巴尔说，研究发现，粒径最小的75微米聚乙烯微塑料对土壤和作物的危害最为严重。它让土壤中的有机碳和有机氮含量下降了1%—1.5%。同时，每千克土壤中二氧化碳的排放量增加了88.55毫克，氧化亚氮排放量增加了每千克1.01毫克，这使得土壤的全球增温潜势提升了177%。

不仅如此，在作物生长方面，75微米聚乙烯微塑料处理过的玉米，种子发芽率降低了48%，植株高度减少了30厘米，生物量和谷物产量下降了一半。

“在同等质量下，小粒径微塑料比大粒径的表面积大，和土壤微生物、养分的接触面积也就大，这样一来，碳氮流失和激发效应就更严重。”昆明植物研究所研究员李云驹解释道。

“这项研究首次在田间尺度证实，微塑料污染可能通过‘土壤—作物—气候’的正反馈调节，加剧对全球变化的影响。”许建初说，随着环境中的大粒径微塑料逐渐降解成小粒径颗粒，生态风险还会持续升级。

探索污染治理新途径

除了探究微塑料带来的危害，科研人员还关注不同类型塑料污染物在“植物—土壤”系统中的“归宿”，也就是塑料的生物降解问题。

“塑料污染对生态环境威胁很大，传统处理方法效率不高，微生物降解的潜力还没有被充分挖掘。”昆明植物研究所副研究员桂恒说，研究团队从不同的“植物—土壤”环境中，持续尝试筛选降解塑料的微型真菌，并把目光锁定在一种名为“伊朗毛色二孢菌”的真菌上。

“在60天的真菌培养试验中，我们持续观察了不同塑料的重量损失、分子量变化和表面形态变化。”桂恒介绍，他们还通过非靶向代谢组学分析了真菌接触聚氨酯和聚乙烯后的差异代谢物，并检测了关键酶的活性。

实验结果显示，这种真菌对聚氨酯的降解效果比较明显，60天内就能让聚氨酯薄膜的重量减少11.05%，分子量降低19.10%。

他们的研究，不仅揭示了真菌降解塑料的分子机制，还为开发基于真菌的微生物修复技术提供了理论依据和潜在靶点，为缓解全球塑料污染危机提供了“基于自然的解决方案”。

“在持久的研究中，我们一方面看到了微塑料在‘植物—土壤’系统中的危害；另一方面也找到了用科学方法解决塑料污染的新方向。”许建初说，未来，团队还将继续深入研究，进一步探究微塑料长期老化过程中的变化。

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