我国学者在揭示河口氧化亚氮排放中塑料际的作用方面取得进展

　　

图1 塑料表面生物形成过程（a）和胞外聚合物成分含量（b-d）

 

图2 N2O产生能力（a）和反硝化速率（b）

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42021005、42003060）的资助下，中国科学院城市环境研究所朱永官团队在揭示塑料际在河口氧化亚氮排放中的作用取得新进展，相关研究成果以“‘河口塑料际’一个氧化亚氮排放的潜在热点（Estuarine plastisphere as a potential hotspot for N₂O production）”为题，于2022年7月6日发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31584-x。

　　联合国环境规划署在2021年发布了《从污染到解决方案：海洋垃圾和塑料污染全球评估》报告。报告显示，海洋垃圾中85%是塑料垃圾；到2040年，进入海洋生态系统的塑料垃圾量将增加近两倍，相当于每一米海岸线将有50 kg的塑料垃圾。但同时，海洋塑料又可以为微生物提供附着的基质和生态位，使得微生物在其表面生长繁殖，形成生物膜，这种新的人造生态系统被称为塑料际（plastisphere）。已有大量研究关注了海洋塑料际中微生物群落（藻类、细菌、古菌、真菌、病毒和原生生物等）的富集和演替，探索微生物群落内部的交互作用、代谢能力以及微生物群落如何影响周围环境。由于海洋塑料际具有与周围水体不同的氧化还原梯度等微环境，因此定殖在塑料际中的微生物可能会在生物地球化学循环过程中呈现出不同的功能模式。然而，探究塑料际的生物地球化学循环功能潜势的研究还相对较少。

　　朱永官团队研究发现，塑料际生物膜的形成、扩散以及胞外聚合物浓度等都具有其显著特征，形成了有利于反硝化过程的厌氧条件（图1）；从而使得河口塑料际具有较高的反硝化活性和强温室气体N₂O释放能力，高于周围水体释放N₂O的1.5 ~ 2倍（图2）；这些温室气体的释放过程是主要由细菌和真菌介导的反硝化过程。与周围水体相比，塑料际表面的反硝化微生物群落具有较高生态位宽度和重叠率，并且呈现出不同的反硝化功能核心物种。这些结果对于深入理解和评估漂浮在水体（海洋系统）中塑料碎片的生态作用和环境效应具有重要意义。