聚乙烯微塑料对两种生态型蚯蚓降解邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)性能及机制的差异化影响

本研究针对农业土壤中普遍共存的塑化剂DEHP和聚乙烯微塑料(MPs)污染问题，通过构建蚯蚓-微生物协同降解体系，首次揭示了MPs通过吸附作用抑制DEHP生物降解的分子机制。研究发现蚯蚓活动可提升土壤pH和腐殖质含量，富集Sphingomonas等降解菌群，促进苯甲酰辅酶A(CoA)厌氧代谢通路关键基因(fadA/paaH/ACAT)表达，使DEHP降解效率最高提升72.29%；而MPs存在时降解率降低21.94%，为复合污染治理提供了理论依据。

　　

在农业生产中，塑料地膜的大规模使用带来了双重环境隐患：一方面，增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)会从塑料中持续渗出；另一方面，地膜老化破碎形成大量聚乙烯微塑料(MPs)。这两种污染物在土壤中的复合存在对生态系统构成潜在威胁，但它们的相互作用机制尚不明确。更棘手的是，尽管蚯蚓作为"土壤工程师"能促进污染物降解，MPs是否会影响这一自然净化过程仍是个未解之谜。

广东海洋大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表的研究，首次系统揭示了MPs如何干扰蚯蚓介导的DEHP降解过程。研究人员采用宏基因组测序和代谢组学技术，构建了包含表层种(Eisenia foetida)和深层种(Pheretima guillelmi)的六组处理体系，通过50天培养实验监测DEHP降解动态，结合吸附动力学模型和微生物网络分析，阐明了MPs影响降解效率的关键机制。

主要技术方法包括：建立含200 mg kg^-1 MPs和10 mg kg^-1 DEHP的模拟污染体系；采用高效液相色谱(HPLC)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)定量污染物及代谢产物；运用Langmuir模型和伪一级动力学方程解析吸附行为；通过Illumina MiSeq平台进行宏基因组测序，基于KEGG数据库注释功能基因。

研究结果揭示：

1. DEHP降解性能差异

   蚯蚓显著提升DEHP降解效率，内栖型Pheretima guillelmi效果最佳(72.29%)。MPs使降解率降低至51.09%，在无蚯蚓土壤中降幅达18.48%。

2. 代谢途径变化

   蚯蚓处理组中单(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯(MEHP)、邻苯二甲酸(PA)等中间产物积累量增加2.3倍，表明MPs抑制了代谢通量。宏基因组分析发现蚯蚓特异性激活苯甲酰-CoA通路关键基因(fadA/paaH/ACAT)。

3. 吸附行为特征

   老化MPs对DEHP吸附能力最强(462.15 mg kg^-1)，符合Langmuir模型，表明多层吸附是限制生物可利用性的主因。

4. 微生物群落重构

   蚯蚓使潜在降解菌Sphingomonas相对丰度提升至13.56%，MPs则使其降低63%。网络分析显示这些菌与厌氧降解基因呈显著正相关。

5. 环境因子互作

   冗余分析证实土壤pH和腐殖质(FA/HA/HM)与降解效率正相关，蚯蚓通过提升这些指标创造有利条件，而MPs则逆转该效应。

这项研究的重要发现在于揭示了MPs通过"吸附-生物抑制"双重机制干扰DEHP降解：物理吸附降低污染物生物有效性；化学作用改变微环境，抑制关键菌群(Sphingomonas/Lysobacter/Flavobacterium)及其携带的厌氧降解基因(fadA/paaH/ACAT)。研究创新性地比较了两种生态型蚯蚓的降解效能差异，为农业面源污染治理提供了物种选择依据。

该成果对实际应用具有三重指导价值：首先，证实传统蚯蚓修复技术对MPs-DEHP复合污染的效果受限，需开发MPs预处理工艺；其次，发现苯甲酰-CoA通路是降解调控的敏感靶点，可为基因工程菌构建提供方向；最后，建立的"污染物-生物-环境"多维关联模型，为复杂土壤系统的风险评估提供了新范式。这些发现将助力发展针对塑料污染与有机污染物协同治理的精准生态修复策略。