新研究揭示：塑膠廢物潛藏微生物群落或引發(fā)生態(tài)危機(jī)

 “以往我們主要通過物理和化學(xué)影響來評估塑膠污染的影響，但現(xiàn)在應(yīng)更重視塑膠際帶來的微生物威脅。”香港理工大學(xué)（簡稱“港理大”）土木及環(huán)境工程學(xué)系、醫(yī)療科技及資訊學(xué)系助理教授金靈表示。

金靈介紹，塑膠廢物及其附帶的微生物群落可以隨水流或風(fēng)等不同媒介長距離流動，破壞微生物品種的自然分布，加上病毒在塑膠際中能存活更長時(shí)間，并具有更強(qiáng)的傳染力，容易加速病毒擴(kuò)散，甚至導(dǎo)致疫情暴發(fā)。

由金靈領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)揭示了常被忽略、依附在塑膠廢物上的微生物群落所帶來的生態(tài)危害。該團(tuán)隊(duì)正推動建構(gòu)全球數(shù)據(jù)庫及模型，評估有害微生物隨塑膠廢物流動的軌跡及潛在風(fēng)險(xiǎn)。

金靈教授（左）與研究的第一作者土木及環(huán)境工程學(xué)系博士后研究員李長超博士（右）。香港理工大學(xué)供圖

塑膠際或能攜帶病原體穿梭于不同的生態(tài)系統(tǒng)

目前全球每年約產(chǎn)生四億噸塑膠廢物，至今累計(jì)總量已達(dá)70 億噸，但當(dāng)中不足一成被回收，八成會積聚在環(huán)境中。塑膠由多種不同的化合物組成，可為微生物提供豐富養(yǎng)分，形成在水陸環(huán)境中黏附于塑料廢物的獨(dú)特微生物群落——塑膠際。

有研究顯示，重量約一克的海洋塑膠廢物所附帶的微生物生物量比1000升海水高出十倍。隨著越來越多塑膠廢物產(chǎn)生，由于其降解速度緩慢，意味著塑膠際正迅速擴(kuò)大，并棲息了大量的微生物。

金靈及研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)地采集的樣本及可開放取用的數(shù)據(jù)，分析在淡水、海水和陸地三種環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)，塑膠際及自然環(huán)境的微生物樣本，從而對塑膠際獨(dú)特且多樣的微生物群落作出全面概述。研究成果已在跨學(xué)科國際期刊《The Innovation》上發(fā)表，更被評為2020年至2024年最受歡迎的論文。

研究發(fā)現(xiàn)，無論在哪一種環(huán)境系統(tǒng)中，塑膠際和該環(huán)境本身的微生物群落，在微生物的種類及共存模式上都存在顯著差異，其中塑膠際的微生物群落更是由相互連結(jié)薄弱的特定微生物組成，在自然界中很罕見。

與自然環(huán)境的微生物群落相比，塑膠際具有更顯著的分解有機(jī)化合物能力，或會增加溫室氣體排放，并加速碳循環(huán)。尤其在淡水系統(tǒng)中，塑膠際中有大量能擾亂氮循環(huán)的細(xì)菌，會釋放亞硝酸鹽、一氧化二氮等有害物質(zhì)。

此外，塑膠際中對人類、動物及植物健康構(gòu)成威脅的病原體也明顯增加，當(dāng)中更包括了部分本身不存在于該環(huán)境系統(tǒng)中的品種，顯示塑膠際或能攜帶病原體穿梭于不同的生態(tài)系統(tǒng)。

金靈及團(tuán)隊(duì)早前應(yīng)邀在國際科學(xué)期刊《自然》上進(jìn)一步闡述塑膠際帶來的迫切環(huán)境問題。他們指出，由于塑膠碎片的大小從微米到幾米不等，可以攜帶寄居的塑膠際微生物群，以多種途徑進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈，例如小至亞微米的塑膠粒可以直接被農(nóng)作物吸收，面積較大的塑膠碎片則容易被動物吞食。

建構(gòu)全球數(shù)據(jù)庫追蹤塑膠際軌跡

金靈及團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)評估塑膠際微生物群落對生態(tài)的影響，以及預(yù)測其帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，并期望結(jié)合地面監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)及計(jì)算模型等不同研究成果，監(jiān)測塑膠際穿梭于不同生態(tài)系統(tǒng)、地區(qū)和國家的流動軌跡、運(yùn)輸動態(tài)及歸屬。

金靈表示，這是一項(xiàng)復(fù)雜但可行的任務(wù)，需要廣泛的國際及跨學(xué)科合作，并運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感及通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）連接的納米傳感器等先進(jìn)技術(shù)，其關(guān)鍵在于規(guī)范化不同領(lǐng)域的研究方法，并建立全球數(shù)據(jù)共享框架，以促進(jìn)一致且可實(shí)行的見解。

金靈及團(tuán)隊(duì)正積極與全球伙伴，包括學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、政府部門及非政府組織等合作收集塑膠樣本，建立全面的全球有害塑膠微生物群落目錄，并繪制相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的流向圖。他們利用現(xiàn)存針對塑膠廢物遷移和積存狀況的研究，開發(fā)一個(gè)用以評估和量化塑膠污染對微生物的影響的新模型。該模型以現(xiàn)有的塑膠存在數(shù)據(jù)和未來的排放估算為基礎(chǔ)，并將通過模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

金靈介紹，塑膠際的嚴(yán)重程度因地理位置而異，并與區(qū)域性的人類活動、發(fā)展及環(huán)境管理密切相關(guān)。“通過先進(jìn)的繪圖與追蹤技術(shù)，我們的研究有望加深對依附在塑膠廢物上的微生物的遷移過程的理解，從而在關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行更精確的風(fēng)險(xiǎn)評估和具針對性的干預(yù)措施。這些數(shù)據(jù)將有助制定更有效的環(huán)境政策和公共衛(wèi)生策略，特別是在受塑膠污染影響最嚴(yán)重的地區(qū)。”