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土壤中微塑料表面生态冠的形成机制及其环境效应

土壤,微塑料

生态冠是颗粒物（微/纳塑料等）表面被环境介质中的可溶性有机质（DOM）、蛋白质、代谢物和胞外聚合物等生物活性分子包裹形成的一层特殊分子层。微塑料可通过生态冠与土壤生物与其他污染物相互作用，影响其在土壤中的环境行为。土壤代谢物（WESMs）是土壤DOM中最活跃的生物分子，在介导土壤生物地球化学循环中发挥重要作用。然而，微塑料生态冠能否由土壤代谢物形成以及是否在不同土壤类型中存在差异仍不清楚。本研究以不同来源的聚乙烯（PE）地膜源微塑料为研究对象，探究了PE与黑土、潮土、红壤三种典型土壤中代谢物组的相互作用。研究表明，暴露于WESMs的PE微塑料表面能够快速形成生物分子层生态冠。生态冠的形成可通过代谢物在PE微塑料上的直接吸附和由大分子介导的间接吸附作用完成，其主要成分在不同类型土壤中相似，为脂类和类脂分子、苯丙类和多酮类、核苷、核苷酸及其类似物。同时WESMs通过两种途径减少PE微塑料对共存的有机污染物的吸附，即生态冠的屏障作用和WESMs的增溶作用。研究结果对微塑料和有机质之间的相互作用有了新的认识，并强调有必要将它们的相互作用纳入未来对环境中微塑料的环境风险评估。