新研究揭示河口沉积物聚乙烯厌氧生物降解机制
新研究揭示河口沉积物聚乙烯厌氧生物降解机制
广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员孙蔚旻团队联合广东工业大学副教授黄飞、云南师范大学教授陈光杰等科研人员，以珠江口河口沉积物为研究对象，系统揭示了聚乙烯在厌氧条件下的微生物降解机制。相关成果近日发表于《危险材料杂志》（ Journal of Hazardous Materials ）。
反硝化条件下 Pseudomonas 介导聚乙烯降解的研究流程与代谢路径。研究团队供图
塑料污染已成为全球性重大环境问题。聚乙烯作为应用最广泛的塑料类型，因化学结构稳定、难以自然降解，易在水体中长期残留。河口沉积物是微塑料的重要汇集区域，且常处于缺氧或厌氧状态，传统的好氧塑料降解途径在此受到抑制。因此，厌氧环境中微生物如何降解聚乙烯及其代谢路径，是塑料污染环境归趋研究中的核心科学问题。
针对这一瓶颈，研究团队 在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下， 聚焦于反硝化厌氧条件下微聚乙烯（mPE）的微生物降解过程。综合运用微宇宙培养、塑料际微生物群落分析、功能菌株分离、纯菌验证及非靶向代谢组学等手段，系统解析了河口沉积物中mPE厌氧反硝化降解的关键微生物类群及其潜在代谢通路。
微宇宙实验表明，添加硝酸盐可显著促进mPE降解，并重塑塑料际微生物群落结构，富集了 Pseudomonas spp.等反硝化功能菌。群落分析进一步确认 Pseudomonas 为塑料际的核心类群。据此，团队从塑料表面分离获得反硝化菌株 Pseudomonas sp. C1，并证实其能够在厌氧反硝化条件下矿化mPE。非靶向代谢组学结果显示，该菌株在mPE降解过程中发生显著的代谢重编程，生物素代谢、泛酸和辅酶A生物合成以及β-丙氨酸代谢等关键通路均显著富集。
该研究阐明了反硝化条件下mPE生物降解的关键微生物类群与生化机制，为理解河口环境中塑料的环境归趋提供了新认知，也为未来生物修复策略的制定提供了科学参考。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.142200