天然微生物联合体序贯生物降解策略：PET微塑料的高效降解与毒性副产物同步解毒

本研究针对聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）微塑料污染难题，开发了由Ralstonia/Bradyrhizobium/Exophiala/Vanrija等菌群组成的K-Cns联合体，实现28±2%的60天降解效率，并通过Ochrobacterium/Achromobacter主导的A-Cns联合体将毒性副产物降低20%。该研究首次提出"降解-解毒"双阶段策略，为微塑料污染治理提供安全可持续的解决方案。

　　

塑料污染已成为全球性环境危机，其中聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）作为最常见的聚酯塑料，其微塑料颗粒正通过食物链威胁生态系统和人类健康。尽管美国PET容器资源国家协会报告显示2023年回收率仅33%，但传统物理化学处理方法存在能耗高、矿化不完全等问题。更令人担忧的是，近年研究发现PET微塑料可能导致线粒体功能障碍、氧化应激增强，甚至与冠状动脉阻塞相关。在此背景下，伊朗Tondgooyan炼油厂的研究人员开展了一项创新研究，提出通过天然微生物联合体实现PET微塑料的安全降解方案。

该研究创新性地采用多组学联用技术：从石油污染土壤中富集微生物联合体（样本坐标29.2347322°N 50.3025338°E）；通过扫描电镜（SEM）和Brunauer-Emmett-Teller（BET）分析表征材料形貌；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）追踪酯键断裂；结合气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定代谢产物；最后采用MTT法评估人脐静脉内皮细胞（HUVEC）毒性。

微生物群落特征分析揭示：
K-Cns联合体以Ralstonia（68%）、Bradyrhizobium等41种细菌和14种真菌组成，通过羧酸酯酶和角质酶破坏PET结构。扫描电镜显示70%成像区域出现微孔和裂纹，BET分析证实孔隙尺寸从7.16nm增至43.47nm，FTIR显示1725cm^-1处酯键特征峰减弱。

降解效率与机制研究发现：
该联合体60天内实现28±2%降解率，最大CO₂释放量达722ppm。GC-MS检测到二十烷（C20）、二十六烷（C26）等中长链烷烃副产物，MTT实验显示这些物质使细胞活力下降40%。

毒性解毒突破：
A-Cns联合体（含Ochrobactrum/Achromobacter）能将毒性降低20%。功能预测显示其含烷烃单加氧酶和脂肪酰辅酶A脱氢酶，可通过β-氧化将烷烃转化为乙酰辅酶A。

这项发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》的研究开创性地提出"降解-解毒"双阶段策略：第一阶段K-Cns实现高效降解，第二阶段A-Cns负责解毒。研究不仅证实天然微生物联合体的协同降解能力，更首次系统评估了生物降解副产物的毒性风险，为发展安全可持续的微塑料治理技术提供了范式转变。未来研究需重点优化菌群组合、评估生态风险，并开发适用于污水处理厂等场景的工程化解决方案。