聚乙烯微塑料-四环素复合污染土壤的微生物修复机制及生态效应研究

针对土壤中聚乙烯(PE)微塑料与四环素(TC)复合污染难降解问题，研究人员通过FTIR、XRD、SEM等技术解析了四种微生物(Aspergillus terreus等)的协同降解机制，发现Lysinibacillus fusiformis可显著氧化PE并改变其分子结构(Mw达129961)，同时揭示了复合污染导致土壤CEC(<10 cmol/kg)和微生物活性波动的生态风险，为土壤微塑料-抗生素复合污染修复提供新策略。

　　

随着全球塑料年产量突破4亿吨，聚乙烯(PE)微塑料在土壤中的累积量已高达25200颗粒/m³，其与四环素类抗生素形成的复合污染可使抗生素抗性基因(ARG)转移率提升400%。沈阳工业大学的研究团队在《International Biodeterioration》发表的研究，首次系统揭示了四种微生物对PE-TC复合污染的协同降解机制。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)等关键技术，对山西晋中农田土壤样本进行32天微生物处理。通过检测1700-1800 cm^?1处新出现的羰基峰和3400-3500 cm^?1氢键特征峰，结合分子量参数(M_n=43815，PD=2.97)，证实了微生物对PE的氧化断链作用。

【化学结构分析】FTIR显示Lysinibacillus fusiformis处理组在812-875 cm^?1出现新峰，XRD证实TC会抑制PE分子结构改变，表明污染物间存在竞争效应。

【形貌特征】SEM观察到32天降解后PE表面产生片状剥蚀，裂纹深度增加至微米级，粗糙度显著提升，证实微生物的物理侵蚀作用。

【土壤生态影响】微生物数量呈现"缓慢增长-急剧下降-平稳"的三阶段变化，FDA酶活性在8-16天降低40%，土壤CEC值跌破10 cmol/kg阈值，证实复合污染会压缩微生物生存空间。

该研究首次阐明PE-TC复合污染通过"吸附-竞争-协同"三重作用影响降解效率的分子机制，Lysinibacillus fusiformis对高分子量PE(M_w>120kDa)的优先降解规律为土壤修复提供了新思路。研究发现的pH(7.2-7.7)波动与CEC下降的关联性，对评估农业土壤生态风险具有重要预警价值。