有机肥源塑料膜在好氧堆肥与UV-冻融循环耦合作用下的降解特性及生物膜微生物群落响应机制

为解决有机肥施用导致的塑料污染问题，研究人员系统研究了好氧堆肥(AC)对塑料膜表面降解特性及生物膜微生物群落的影响，并探究了紫外线(UV)辐射和冻融循环(CFTs)对AC源塑料的协同作用。结果表明，AC显著加速塑料表面黄化、脆化和微生物附着，UV和CFTs进一步促进其降解并释放微/纳米塑料及添加剂。该研究为有机肥土地利用中塑料污染的防控提供了理论依据。

　　

随着有机肥在农业中的广泛应用，其携带的塑料残留物已成为土壤污染的隐形杀手。这些塑料在好氧堆肥(AC)过程中经历复杂的物理化学变化，形成表面附着微生物群落的微/纳米塑料，随后通过施肥进入土壤环境。更令人担忧的是，土壤中的紫外线(UV)辐射和季节性冻融循环(CFTs)可能进一步加剧塑料的降解，释放有害物质。然而，AC源塑料在多重环境胁迫下的响应机制尚不明确，这直接关系到土壤生态安全和人类健康。为此，中国的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，首次揭示了AC-UV-CFTs耦合作用对塑料降解的协同效应。

研究采用三种典型AC工艺（高温牛粪-秸秆混合NJ、中温牛粪NF、蚯蚓-牛粪HQ）处理聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)和聚氯乙烯(PVC)薄膜，结合宏基因组学分析表面微生物群落，并通过模拟UV照射和CFTs实验评估环境胁迫下的降解特性。

AC系统构建
通过120天的NJ、NF、HQ三种AC处理，发现高温NJ工艺（>55°C）导致PVC显著黄化和表面粗糙化，而HQ处理的PE因蚯蚓活动产生机械磨损。

塑料颜色与外观变化
AC使塑料表面氧含量增加5-8%，亲水性提升，UV照射后PE和PLA断裂成粉末，PVC释放总溶解固体(TDS)和添加剂。

微生物群落特征
AC过程中，NJ处理的塑料表面富集嗜热菌（如Thermus），而HQ处理以放线菌为主，生物膜分泌的胞外聚合物加速塑料腐蚀。

CFTs对塑料的物理破坏
经AC和UV预处理的塑料在CFTs下孔隙率增加30-50%，PLA结构完全崩解，释放纳米级碎片（<1 μm）。

环境意义
该研究阐明AC源塑料在环境中的“预降解-光氧化-物理应力”三级降解路径，提出有机肥生产中需优化AC工艺以减少塑料残留，并为评估微塑料生态风险提供了新视角。研究团队强调，未来应重点关注AC衍生纳米塑料在食物链中的迁移规律及其健康效应。