可生物降解塑料的想法听起来不错。然而,很少有人了解他们是如何退化的土壤中,这是受气候变化的影响。在最近的两项研究,土壤生态学家的亥姆霍兹环境研究中心的(UFZ)显示微生物群落负责退化,气候在这一过程中扮演何种角色,以及为什么可生物降解塑料仍可能是有问题的。

塑料最终在土壤、海洋或内陆水域会损害生物居住在这里,并导致严重的和长期中断的生态系统。的发展和增加使用可降解塑料因此更加生态经济的重点。“尽管可生物降解塑料的正面形象,我们仍然知之甚少如何行为在土壤或如何退化”,教授说弗朗索瓦•Buscot UFZ土壤生态学家。

为了更清楚地了解这一点,Buscot的研究小组调查了下面的问题在最近的一项研究发表在《环境科学与技术:生物可降解塑料降解速度呢?涉及微生物?它们如何相互作用?哪些条件下促进降解过程?并抑制吗?“我们也想知道温度和降水量的变化导致的气候变化影响塑料的降解性”,解释了博士Witoon Purahong,也是UFZ土壤生态学家、该研究的第一作者。

为此,在全球变化实验实验装置(GCEF)坏Lauchstadt,目前认为是世界上最大的室外气候实验区域。研究人员调查了气候变化对土地利用和生态系统的影响。重点是覆盖物和园艺电影,用于覆盖的土壤。这些通常是由聚乙烯(PE)塑料从化石原料生产。由于技术原因,残留的电影经常保持在土壤中。这导致中期与塑料微粒污染。切换到可生物降解的替代品会因此很多意义。但有使用这些替代的副作用吗?

为了找到答案,研究小组调查如何聚丁烯succinate-co-adipate (PBSA),生物肥料电影部分生产从植物(玉米、甘蔗、木薯),自然条件下的生物降解的农业领域。研究人员区分今天的气候条件和模拟气候条件作为德国预计2070左右。他们用现代分子生物学方法(下一代测序)来确定微生物群落所殖民塑料本身以及周围的土壤。

“我们能够证明后不到一年,大约30%的PBSA已经退化。这是相当多的气候条件下目前在德国”盛行,Purahong说。“主要演员是真菌,支持不同的细菌社区和其他微生物。这些包括细菌,真菌提供氮(这是罕见的在塑料)或细菌和古生菌利用有毒的降解产物。“智能退化和回收社区正在形成和塑料,甚至类似的降解率在模拟未来气候条件下,Purahong补充道。改变气候显然不会伤害PBSA-degrading真菌。周围的微生物群落略有不同,但降解的结果是相似的。“我们没有料到这样的好消息”。

在另一项研究发表在欧洲环境科学,UFZ社区的检查人员在更严格的条件下微生物。他们调查社区如何改变当大量PBSA进入土壤,以及当高浓度的含氮化肥。“大量PBSA实际上使土壤中的微生物群落完全不同”,说博士生极易Tanunchai和该研究的第一作者。增加了6%的PBSA土壤真菌的多样性物种和古生菌的13%下降了45%。另一方面,高负荷的PBSA结合面积的受精导致腐皮镰刀菌的增殖,普遍plant-damaging真菌。

两个UFZ研究从而产生一个好消息和一个不好的消息:PBSA土壤中的可降解相对快速、高效地——甚至在未来气候条件下。然而,如果PBSA一起存在于大量高浓度的含氮化肥、PBSA降解可以对农业生产产生负面影响的微生物群落和害虫的增加存在的干扰。

“当大量的塑料在环境中,它从来都不是好——即使它是一种生物可降解塑料”,Buscot说。“最好是避免塑料。然而,因为目前这是一个不切实际的目标,我们至少应该依靠生物可降解塑料无处不在,事先尽可能多地了解其降解特性和后果。”

参考
Tanunchai B, Juncheed K Wahdan SFM等。分析塑性土壤微生物种群的系统在暴露于高聚(丁二succinate-co-adipate)负载使用高分辨率的分子技术。环境科学欧元。2021;33 (1):105。doi:10.1186 / s12302 - 021 - 00528 - 5

Purahong W, Wahdan SFM,海因茨D, et al。回到未来:Biobased可分解性和可降解塑料在土壤环境中,微生物在环境和未来的气候。环境科学工艺。2021年9月6日在线发表。doi:10.1021 / acs.est.1c02695

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