老化处理对人工湿地土壤中低密度聚乙烯微塑料生物膜形成的影响机制研究

《Biology and Fertility of Soils》：Effects of aging treatments on the biofilm formation on low density polyethylene microplastics in constructed wetland soils

　　本研究针对湿地土壤中微塑料（MPs）老化对生物膜形成及细菌群落的影响机制展开探索。通过原位暴露实验，发现老化MPs促进表面氧化和金属氧化物富集，增加生物量但提高死菌比例，形成更稳定且富含甲烷代谢功能基因的细菌群落网络，为土壤塑际圈生态风险评估提供新见解。

　　

湿地土壤作为污染物滞留和生物地球化学过程的关键界面，正面临微塑料（MPs）污染的日益加剧。目前关于MPs老化如何影响其表面生物膜形成特性、时间动态及相关细菌群落尚不明确。为此，研究人员在人工湿地土壤中开展原位暴露实验，以原始和老化低密度聚乙烯（LDPE） MPs作为生物膜基质。结果显示：老化作用增强了MPs的氧化程度，暴露330天后生物膜中形成更多金属氧化物；MPs表面生物膜生物量随暴露时间增加，但老化MPs上死细菌比例高于原始MPs；生物膜内细菌群落与周围土壤显著不同且多样性更低，其多样性随暴露时间先降后升。老化MPs特异性富集了部分甲烷氧化菌（methanotrophic bacteria）。网络分析表明，老化MPs生物膜中细菌群落的共现模式更简单但更稳定。群落组装零模型分析揭示老化使生物膜细菌群落组装向确定性过程转变。此外，与土壤相比，MPs附着生物膜中木质素降解和甲烷氧化相关基因更丰富。这些发现表明：MPs老化通过增强表面氧化和生物膜内金属氧化物积累来改变微生境，从而调控湿地土壤塑际圈（plastisphere）——既增加生物膜生物量又提高死菌比例，形成更简单稳定的细菌群落网络，促进确定性群落组装，并富集甲烷代谢相关功能基因。该研究深化了对MPs老化如何塑造土壤塑际圈结构与功能的靶向认知。