关键词:
微塑料
土壤
微生物群落结构
碳氮循环
温室气体
摘要:
微塑料作为新污染物在土壤中广泛存在,因其粒径小、性质稳定,易被生物摄食并产生毒性效应,近年来受到广泛关注。排放到土壤环境中的微塑料在长期停留过程中不可避免地会与微生物发生相互作用,形成塑料际,影响微生物群落结构稳定性,进而影响区域温室气体排放。然而,土壤中微塑料对温室气体排放的微生物行为机制目前尚不明确。针对于这一科学问题,本文系统调研了土壤微塑料污染对微生物群落结构以及温室气体排放的影响,首先揭示了不同种类微塑料影响下土壤温室气体排放通量差异,其次厘清了土壤中微塑料与微生物之间相互作用驱动温室气体排放机制,并进一步分析了塑料理化性质、塑料添加剂和土壤环境因子(有机碳和氨氮等)对土壤温室气体排放通量的影响。结果表明:①微塑料作为人工合成的碳基材料,在土壤中长期留存时能够与微生物产生界面相互作用,显著影响土壤生态过程。②土壤微生物(如产甲烷菌、甲烷氧化菌等)通过代谢耦合机制介导聚乙烯、聚乳酸等微塑料的降解过程,形成对CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O排放的双向调控路径,其净效应取决于微塑料类型、暴露浓度及土壤环境。③微塑料通过改变土壤理化性质和提供额外碳源,调控微生物群落结构和功能,其中具有降解功能的微生物(如Proteobacteria和Actinobacteria)丰度显著增加。同时,微塑料的存在显著改变土壤关键酶(如脲酶、脱氢酶和β-葡萄糖苷酶)的活性,进而影响有机质矿化和碳氮循环过程。④土壤温室气体的释放行为及机制受到微塑料的理化性质(碳氮比、氧元素含量)、土壤理化性质(土壤酸碱性)、添加剂(阻燃剂、增塑剂和抗氧化剂)等因子共同影响。未来研究建议重点关注土壤中微塑料表面微生物群落结构分布特征以及微塑料与微生物相互作用,土壤微塑料与添加剂复合污染对温室气体排放的影响效应及机制,不同土壤环境介质中微塑料与温室气体排放的关系,以及微塑料影响土壤微生物活性的阈值等方面。