近日,10bet官网中文_bet十博体育app-【中国科学院】@资源环境学院、广东省现代生态农业与循环农业工程技术研究中心、农业农村部华南热带农业环境重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室章家恩教授团队围绕珠江三角洲地区土壤微塑料的空间分布特征,以及微塑料在农田生态系统和水生生态系统的迁移转化、赋存、生态效应及其生态风险等领域开展研究,取得系列新进展。2025年5月以来,团队连续在环境科学与生态学领域著名期刊Journal of Hazardous Materials(中科院一区TOP,五年影响因子12.4)发表4篇学术论文。
针对珠江三角洲地区城市化、工业化和集约化农业的高度发展以及城乡交错融合的分布格局,导致塑料制品应用场景多、使用量大,土壤环境中微塑料分布和成因复杂等系列问题,研究团队通过对珠三角地区23个采样地点、四种土地利用类型(覆膜地、农田、果园和森林)土壤的系统调查,探究了该区域不同地区、不同土地利用方式下土壤微塑料类型、丰度、颜色、粒径和形态等分布及变化特征。研究发现,覆膜土壤中微塑料平均丰度最高(4179.2 items/kg),显著高于农田、果园和森林。研究结果进一步表明,微塑料以<1 mm的碎片(65.6%)和透明颗粒(29.3%)为主,聚丙烯(PP)和丙烯酸树脂(ACR)为主要聚合物类型。通过相关性分析发现,土壤微塑料丰度与该区域的降水量、城市化水平呈显著正相关,与风速呈负相关,土壤pH值也是重要影响因素。该研究结果可为开展区域大尺度的土壤微塑料污染风险评价及其防治策略制定提供参考依据。相关论文发表在Journal of Hazardous Materials期刊。
针对城市化地区道路交通(特别是高速公路)网络发达、机动车辆流量大,车轮胎磨损所导致的微塑料污染及其向周边农田的传播扩散等现实问题,团队通过盆栽实验对比研究了车辆轮胎和聚苯乙烯形成的微塑料污染对农田土壤-玉米系统中作物生长、土壤微生物多样性、网络结构及群落组装过程的影响。研究结果发现,在实验观测期间,两种微塑料对玉米生物量未产生明显影响,但高浓度的轮胎微塑料降低土壤细菌和真菌多样性以及细菌网络稳定性,驱动微生物群落的同质化发展。轮胎微塑料诱导土壤微生物群落的同质化可能会导致农田生态系统多功能性下降,进而影响农业可持续生产。相关研究结果可为评估轮胎微塑料对农田土壤生态系统功能及周边地区生态安全的持续与长期影响风险提供重要参考。相关论文发表在Journal of Hazardous Materials期刊。
针对微塑料在水生生态系统中的广泛分布及其对水生生物的危害影响,团队通过整合无微塑料和有微塑料污染情境下的17种淡水生物和海水生物(共634个样本)的公开测序数据,以这些水生生物的肠道微生物类群作为研究对象和指示指标,采用可解释机器学习模型方法,研究发现微塑料显著改变淡水与海水动物肠道菌群的组成和功能,并降低其功能冗余性。基于属级分类的随机森林模型和SHAP值分析,筛选出与水体微塑料污染密切相关的20个淡水动物的微生物类群(如Aurantimicrobium)和25个海水动物的微生物类群(如Salipiger_489036)等关键指示菌群。进一步研究发现,这些指示微生物类群的重要性受宿主物种和微塑料污染特征(如微塑料浓度、暴露时间、颗粒大小等)的影响。本研究成果可为水环境中微塑料污染的指示生物—肠道微生物特征类群的筛查与诊断指标的确立及其风险评估提供科学参考。相关论文发表在Journal of Hazardous Materials期刊。
针对塑料制品进入土壤或者水体环境后形成大量塑料际(plastisphere)而产生新的生态风险问题,本团队通过微宇宙实验探析了外来入侵生物福寿螺通过反复摄食-排泄微塑料等过程对淡水塑料际细菌群落的影响及风险。研究结果发现,福寿螺会通过其腹足表面收集行为(Pedal Surface Collecting,PSC)捕获或摄取水体中的微塑料,并经过其肠道消化后排出部分微塑料,与无福寿螺存在的水体环境相比,这个过程显著改变水体中常规聚乙烯(PE)和生物可降解聚乳酸(PLA)两种塑料际的细菌群落组成、多样性及功能特征,并使这两种塑料际的细菌群落结构呈现一定的趋同性,且与福寿螺肠道细菌群落结构的相似性增加。同时,福寿螺的存在和转化作用降低了水体中两种塑料际上与生物膜形成、反硝化和塑料降解等作用相关的细菌丰度,增加了塑料际携带可移动基因元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)的细菌丰度,进而可能加大塑料际给人类健康带来的风险。研究结果可为揭示塑料际作为人类病原体载体在动物肠道之间及动物肠道与生态环境之间的传播风险提供科学依据。相关论文发表在Journal of Hazardous Materials期刊。
上述论文的第一作者依次为10bet官网中文_bet十博体育app-【中国科学院】@生态学专业博士生庄婉琳(1篇)、博士后刘自强(1篇)、博士生石兆基(1篇)及硕士生姚富成(1篇),章家恩教授为这些论文的主要通讯作者,危晖副教授和秦钟副教授分别为相关论文的共同通讯作者。
上述研究得到国家自然科学基金项目(32471637, U1701236, 31870725和41870134)、广东省科技计划项目(2019B030301007)、岭南现代农业科学与技术广东省实验室自主科研项目(NT2021010)和中国博士后科学基金面上资助(2024M760964)等的资助。
相关论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138499
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138945
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139178
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139211
文图/资源环境学院 石兆基