Page 51 - 碳中和视角下环保产业的发展研究

第二章 土壤污染与微生物修复技术

的微生物固定化，影响土壤养分循环。生物可降解微塑料显著提高包括脂肪代谢、
降解和生物合成等脂质代谢相关功能的微生物丰度。
此外，微塑料降解过程中产生的代谢产物会引起土壤环境变化，例如聚羟基

丁酸羟基戊酸共聚酯（Poly β-hydroxybutyrate–co-β-hydroxy valerate，PHBV）
降解过程中释放出大量的 3- 羟基丁酸，造成土壤酸化而引起植物中毒。土壤中
微塑料残留物或碎片会破坏土壤团聚体以及孔隙连续性，而一些颗粒或粉末则很
容易填补土壤孔隙空间，同样会改变土壤孔隙度进而改变土壤持水性能。孔隙度

和水循环的变化会改变土壤氧通量，改变土壤微生物栖息环境，进而影响土壤中
厌氧或好氧微生物的丰度。
此外，微塑料的疏水特性使其在土壤中作为疏水性持久有机污染物的载体，

吸附土壤重金属与抗生素，成为抗生素抗性基因和潜在致病菌的“热区”，导致
严重的复合污染。同时微塑料降解过程中产生的颜料、增塑剂、阻燃剂等物质，
在各种环境过程中迁移和传播产生复杂的污染和毒性作用，对土壤健康以及人类
的健康造成潜在的威胁。
利用微生物对土壤微塑料的降解功能，有助于恢复土壤健康水平。微生物胞

外酶和自由基的分泌可以将高分子的聚合物剪切成小分子低聚物、二聚体或单体，
进入微生物细胞内经过同化作用、矿化作用代谢氧化为 H 2 O 以及 CO 2 、N 2 等气体，
从而实现微塑料的无害降解。通常，微塑料的易降解程度决定微生物降解效率，

聚烯烃类的降解效率远低于聚酯类。
一些真菌类群在特定情况下可以几乎完全降解聚酯类微塑料（如聚 ε-
己内酯、聚乳酸、聚 3- 羟基丁酸酯），而聚烃类如 PE 在一定时间仅降解约
10% ～ 30%。对于聚酯类的降解，微生物主要通过水解酶作用于含氧基团，而烯
烃类中强 C-C 骨架通常需要通过氧化作用，将极性基团引入到碳骨架中，增强

微生物对微塑料的表面附着，然后降解氧化的微塑料。Aspergillus caespitosus、
Phialophora alba、Paecilomyces variotii、Aspergillus terreus、Alternaria alternate
和 Eupenicillium hirayamae 产生漆酶（Laccase）、锰过氧化物酶（Mn peroxidase

enzyme，MnP）和木质素过氧化物酶（Lignin peroxidase，LiP）等快速降解低密
度聚乙烯薄膜（Low density polyethylene，LDPE）。此外，微生物类群对于微塑
料的降解能力也存在差异，真菌对微塑料的降解效果优于细菌。增加土壤中真菌
易利用的碳源增强真菌活性，或者加入培养的真菌均会明显加快聚氨酯塑料的降

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