8月30日，北京师范大学环境学院夏星辉教授团队在国际刊物《科学》（Science）上发表了题为“Element cycling with micro(nano)plastics”的展望论文（Perspective）。该论文从“微塑料循环”的视角下阐明了微（纳米）塑料对全球碳、氮等元素生物地球化学循环以及温室气体排放的影响机制。

微塑料（小于5毫米的塑料颗粒）和纳米塑料（小于1微米的塑料颗粒）在世界范围内普遍存在，其对生物和人类健康的环境风险已经引起了广泛的关注和研究。但微（纳米）塑料与元素生物地球化学循环之间的相互作用关系近年来才开始逐渐得到关注。环境微生物可以利用微（纳米）塑料和塑料中浸出的溶解性有机物，直接或间接地影响碳和其他元素的生物地球化学循环。塑料碎片的表面定植着特殊的微生物群落，也被称为塑料圈（Plastisphere），该微界面是发生元素转化过程的热点区域。此外，微塑料可以改变环境介质如土壤和沉积物的结构和性质，间接影响元素循环和温室气体的产生。“微塑料循环”不仅应该包括微塑料的全球运输模式，还应包括其对不同环境介质中元素生物地球化学循环的复杂影响（如图所示）。这些过程涉及到微（纳米）塑料本身、塑料源溶解性有机质、塑料圈介导的生物/非生物过程以及其他潜在的途径。

论文配图 “微塑料循环”概念图

当下的挑战是如何量化并充分理解微（纳米）塑料在环境中的积累、运输和转化对地球系统不同圈层和介质中碳库和通量的长期影响。因此，识别并量化环境中的微（纳米）塑料至关重要，尤其需要关注纳米塑料、生物可降解塑料和轮胎磨损颗粒以及塑料源溶解性有机质，并将这些塑料碳纳入全球碳循环中。此外，还需采用分子生物学技术、同位素标记、建模等先进的技术来深入揭示微（纳米）塑料对不同环境介质中碳、氮、磷、硫等元素转化过程以及温室气体排放的影响程度和机制。目前的研究主要集中在短期的实验室模拟实验，需要考虑在多因素（如自然风化过程、介质类型、共存的化学污染物、人类活动、气候变化）影响情景下，使用微（纳米）塑料的真实混合物进行长期的场地试验，以便更好地研究微塑料污染的实际影响。未来需重点关注塑料圈微界面、微（纳米）塑料积累区（如工业和农业污染的土壤、垃圾填埋场、沉积物、深海）和生态脆弱区的生物地球化学过程。揭示微（纳米）塑料对区域和全球范围内元素生物地球化学循环的影响，将对塑料污染问题的政策制定和管理产生重要的影响。

北京师范大学是该论文的唯一完成单位，环境学院博士生黄蔚为该论文的第一作者，夏星辉教授为该论文的通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金系列项目的支持（T2421005、T2261129474、52039001、92047303）。夏星辉教授团队近年来主要从事流域氮碳元素循环、温室气体源汇过程和降碳减污的相关研究，相关研究成果发表在Science、Nature Geoscience、 Nature Sustainability、Nature Communications、PNAS、Global Change Biology、Environmental Science &Technology、Water Research等期刊上。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk9505