传统塑料和可生物降解微塑料对土壤物理化学性质及微生物的影响

《Agricultural Research》：Effects of Conventional and Biodegradable Microplastics on Soil Physicochemical Properties and Microorganisms

微塑料污染对土壤理化性质及微生物群落的影响研究。通过4个月土壤培养实验，分析聚乙烯（PE）和聚乳酸（PLA）微塑料在0.5%-2.5%浓度下对土壤有机碳（SOC）、铵态氮（AN）及β-酶活性、微生物多样性的影响。结果显示：PE降低AN且抑制纤维素酶活性，PLA促进SOC积累但抑制酶活性；低浓度PE和PLA均增加真菌、细菌等微生物数量及总生物量，高浓度则抑制。

　　

摘要

随着塑料产品在生产和日常生活中的广泛使用，微塑料污染已成为全球性问题。作为陆地生态系统中微塑料的重要储存库，土壤受到微塑料的显著影响，因此对此课题的研究具有重要意义。本研究探讨了传统塑料（聚乙烯；PE）和可生物降解塑料（聚乳酸；PLA）微塑料对土壤物理化学性质和微生物群落的影响。通过为期4个月的原位土壤培养实验，我们分析了不同浓度（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% w/w）的PE和PLA微塑料对土壤物理化学性质及微生物的影响。研究结果如下：(1) PE和PLA微塑料增加了土壤有机碳（SOC）含量，其中PLA微塑料对SOC的影响更为显著。PLA的降解作用促进了现有SOC的分解和释放，进一步提升了总SOC水平；PE微塑料降低了铵氮（AN）含量，但其影响在高浓度时减弱。低浓度的PLA可增加AN含量，而高浓度则相反。(2) PE和PLA微塑料抑制了β-1,4-N-乙酰葡糖胺酶的活性，同时促进了β-木糖苷酶和碱性磷酸酶的活性，但对β-1,4-葡糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶的活性没有显著影响。此外，PE微塑料抑制了纤维二糖水解酶的活性，而PLA微塑料则激活了该酶。(3) 低浓度的PE微塑料增加了真菌、细菌、放线菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的数量以及总微生物生物量，而高浓度则降低了这些微生物的数量。PLA微塑料同样增加了这些微生物的数量，但其效应在高浓度时减弱。总之，传统塑料和可生物降解塑料均显著影响土壤性质、酶活性及微生物群落，且影响程度因类型和浓度而异。PE与PLA在结构和降解方面的差异导致了它们对土壤环境的不同影响。本研究为微塑料对土壤生态系统潜在风险提供了重要见解。