塑料污染是当今世界面临的重大环境挑战之一。“可降解塑料”虽常被视为解决方案之一，实则“暗藏玄机”。近日，广东以色列理工学院科研团队在环境科学领域国际顶刊《Journal of Hazardous Materials》（影响因子12.2）发表相关研究成果。该研究通过为期12周的好氧培养实验，探究了聚乙烯（PE）、聚乳酸（PLA）和聚（对苯二甲酸-己二酸丁二酯）（PBAT）等塑料残留物对土壤环境的影响，揭示了不同类型塑料在土壤中的差异化降解机制及其潜在环境风险。

这个年轻的科研团队由广以生物技术与食品工程专业副教授Yigal Achmon带领，成员来自不同年级和专业，包括博士生梁延翠、5名本科生——化工专业学生赵宸浩（2020级）、肖泽珅（2021级）；生物技术与食品工程专业学生行佳妮（2020级）、蔡亦芸、张立文（2022级）和曹毓平博士。以色列理工学院化学系副教授Yoav Eichen、广以化学系讲师Avishay Levy为本文指导老师，研究团队的多学科背景为项目推进提供了关键支持。

Yigal Achmon副教授与学生团队合影

这项历时一年的跨学科研究源于团队对环境科学领域关键问题的敏锐洞察。梁延翠表示：“当前关于土壤中塑料降解过程中挥发性有机化合物（VOCs）作用的研究存在明显空白。我们希望通过整合化学和微生物学数据，更全面地理解塑料在土壤中的降解机制。”

研究团队通过挥发性有机化合物谱、土壤理化性质和微生物群落的联合分析，发现PBAT在降解过程中释放了特征性有害挥发物，包括与心血管疾病和白血病相关的1,3-丁二烯，并诱导了与PE和PLA不同的微生物响应。相关性分析显示，某些微生物（如链霉菌与丙炔、产氢菌属与乙烯）与特定VOC的释放呈强相关，表明PBAT的生物降解过程可能涉及生物膜形成和群体感应等机制。研究表明，不同类型塑料在土壤中的降解路径存在显著差异，VOC和微生物分析的结合为解析其机制提供了新思路。尽管土壤pH值和电导率变化不大，PBAT处理下溶解性有机碳明显增加，显示出活跃的微生物代谢活动。

本研究首次揭示了土壤中塑料降解过程中微生物动态与挥发性有机化合物释放之间的联系，拓展了对可降解塑料在土壤中降解机制的理解，尤其是在微生物参与和VOC释放方面。通过建立VOC与微生物过程之间的关联框架，该研究为环境风险评估和更安全、更可持续塑料材料的设计提供了理论基础和数据支持。

 “参与这个项目让我体验了做科研的艰辛和成就感，也更能体会到团队合作的重要性。”行佳妮说。不同学术背景的成员互为补充，这种跨领域协作使研究得以系统、完整地推进。他们一致认为，广以开设的实验课和专业课为他们打下了扎实的基础，让他们在做项目时更加得心应手。赵宸浩在研究中发现自己对有机化学的热情不断提升，还学会更加合理安排时间提高效率。张立文表示，从大一进组以来，他学会使用了很多仪器。“学习新的技术一直是我最感兴趣的部分，掌握得越多，在后续的研究中可供选择的方法就越多。”

《Journal of Hazardous Materials》是一本涵盖环境科学、材料科学以及化学领域的国际期刊，影响因子12.2（2024年），JCR1区，中科院大类学科“环境科学与生态学”1区TOP期刊。刊物专注于对危险材料的研究，包括它们对环境和人类健康的潜在威胁。该期刊发布关于危险物质的性质、管理、监测、去除技术以及污染治理等方面的原创性研究论文。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389425009665

文/图：Yigal Achmon课题组、GTIIT传媒与公共事务部