当你在河边丢弃一个塑料瓶时，可能想不到它最终会沉到河底，悄悄改变水下世界的“微生物居民”和温室气体排放。近日，我国研究团队在《Frontiers of Environmental Science & Engineering》发表的怒江沉积物研究显示，传统塑料PVC和可降解塑料PLA对河流生态系统的影响大相径庭：PVC会导致水体硝酸盐含量骤降94.1%，而PLA虽能富集有机降解菌，却会抑制甲烷排放。这项覆盖19天模拟实验的研究，为塑料污染治理提供了“精准打击”的新思路。

塑料“入侵”河流沉积物：看不见的生态链扰动
全球每年生产近4亿吨塑料，其中微塑料（直径微生物群落结构——即微生物的“种类和数量组成”，而这些微生物正是碳、氮等元素循环的“生态系统工程师”。

过去研究多关注海洋或土壤中的微塑料，对河流生态系统的影响知之甚少。此次研究首次对比了两种典型微塑料：传统石油基的PVC（聚氯乙烯）和可降解的PLA（聚乳酸），揭示它们如何通过“喂养”不同微生物，扰乱河流的“碳氮代谢”。

PVC vs PLA：微生物群落的“不同命运”
研究团队在实验室构建了模拟怒江沉积物的微生态系统，添加0.5%浓度的PVC或PLA，持续观测19天。结果发现，两种塑料对微生物的影响堪称“冰火两重天”：

PVC更“霸道”：它使沉积物有机碳含量增加31.3%，却显著降低了微生物多样性（Sobs指数下降，p硝酸盐还原菌（如Azospira、Hydrogenophage），这些细菌像“氮元素清道夫”，将水体中的硝酸盐（NO3-）转化为氮气，导致水体硝酸盐含量骤降94.1%，总氮减少71.3%。这可能破坏水生植物的“氮营养供给”，影响整个食物链。

PLA较“温和”：作为可降解塑料，PLA使有机碳含量增加36.7%，但对微生物多样性影响较小。它更偏爱“分解者”，如Chitinophagaceae科细菌，这些微生物擅长分解复杂有机物，如同“生态系统的清洁工”。不过，PLA会抑制亚硝酸还原酶基因（nirK） 的表达，可能减缓氮循环的关键步骤。

温室气体排放的“意外转折”
令人意外的是，两种塑料都抑制了甲烷（CH4）排放。研究发现，PVC和PLA会富集乙酸利用菌（如Desulfuromonas、Pseudomonas），它们与产甲烷菌“争夺食物”，导致产甲烷关键基因（mcrA）的丰度下降，甲烷通量随之降低。这意味着，微塑料污染可能在短期内减少温室气体排放，但长期来看，碳氮循环的紊乱可能引发更复杂的生态风险。

塑料治理需“对症下药”
这项研究提示，塑料污染治理不能“一刀切”。传统塑料PVC对氮循环的破坏更显著，而可降解PLA虽影响较缓，但其对有机碳分解的促进可能改变沉积物的“碳储存能力”。未来治理或需优先管控PVC等高危塑料，同时关注可降解塑料的长期生态效应。

研究团队指出，下一步需探索微塑料与沉积物环境的“剂量效应”，以及不同气候带河流的差异化响应。毕竟，当塑料颗粒沉入水底，它们与微生物的“暗战”才刚刚开始。

从怒江到全球河流，微塑料正以看不见的方式重塑水下生态。这项研究为我们打开了一扇窗：理解塑料与微生物的“互动密码”，或许是破解塑料污染难题的关键一步。

来源: FESE Message