中科院亚热带所徐智敏副研究员围绕微塑料在农业土壤中的作用机制、污染协同治理及生态影响等方面开展了系列研究，并取得了部分成果。这些研究以第一/通讯作者发表在中科院一区期刊
Science of the Total Environment
（IF2023 8.2）、
Journal of Hazardous Materials
（IF2023 12.2）、
Environment International
（IF2023 10.3），以及二区TOP期刊Journal of
Environmental Chemical Engineering
（IF2023 7.4）上，探讨了微塑料与土壤生态过程、温室气体排放及污染治理的复杂关系，为实现“双碳”目标提供科学支撑。本文将梳理这些研究亮点，总结2024年度在微塑料与减污降碳领域最新发表的5篇进展。
[1]https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136588
[2]
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177875
[3]
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171878
[4]
https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108633
[5]
https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.115502
1 微塑料驱动农田温室气体排放：碳氮循环的复杂联动
本研究聚焦微塑料对农业土壤的深远影响，系统综述了微塑料在碳、氮生物地球化学循环中扮演的重要角色。结果发现，微塑料的存在改变了土壤的理化特性，如降低土壤水分保持能力、增强团聚体稳定性，同时增加了二氧化碳（CO
2
）、甲烷（CH
4
）和一氧化二氮（N
2
O）等温室气体的排放。这一过程通过改变土壤微生物基因表达来实现，尤其是与碳循环（如abfA、xylA）和硝化-反硝化过程（如nifH、nirS）相关的功能基因的富集。此外，微塑料还通过提高土壤pH值，抑制部分CH
4
和
N
2
O排放，呈现出复杂的生态效应。该研究为制定农业土壤微塑料污染的环境管理策略提供了科学依据。
2 生物炭负载固氮菌：土壤修复与植物促生的“双管齐下”策略
本研究开发了一种改性生物炭负载固氮菌的新型材料（
Azotobacter chroococcum
；BAc），通过化学吸附和微生物机制实现重金属污染物固定与植物生长促进的双重目标。研究表明，BAc通过与镉形成稳定络合物及激活生物炭表面关键功能基团，有效降低了根际土壤中镉的生物可利用性（减少16.67–46.42%），同时显著提高了植物的氮利用效率和生长性能（生物量增加50.35–107.32%）。此外，BAc还优化了根际微生物群落的组装特性，增强了土壤微生物多样性和招募了大量促生长和镉钝化相关微生物定植。这一研究为绿色农业技术的发展提供了创新思路，并为实现农业生产的减污增效提供了理论支持。
3 微塑料与重金属协同作用：从土壤到植物系统影响过程
微塑料和重金属在土壤中共存，对土壤生态及植物健康带来双重威胁。本研究通过综述全面总结了微塑料如何通过改变根际土壤的理化特性（如团聚体结构、pH、Eh值及土壤有机碳）影响重金属的有效性。同时，研究详细探讨了微塑料对根系吸收和运输过程的影响机制，涉及根际微生物、土壤动物及植物根系代谢活动的变化。最终，研究明确了微塑料通过生物和化学机制调控重金属在土壤-植物系统中的迁移转化，为理解这类污染物的复合生态效应提供了新视角。
4 微塑料缓解重金属水生态毒性作用：“以毒攻毒”机制
在水生环境中，纳米塑料（NPs）和镉（Cd
2+
）的共存可能对初级生产者产生复杂影响。一项研究通过分子模拟和代谢组学方法，探讨了绿藻（
C. pyrenoidosa
）对NPs和Cd²⁺联合暴露的响应机制。结果表明，NPs和C
d
2+
单独暴露均引起细胞密度下降及抗氧化酶活性上调，但联合暴露时，NPs通过竞争性吸附C
d
2+
并增厚细胞壁，显著降低了C
d
2+
对细胞的毒性。此外，代谢组学分析显示，NPs调控核苷酸、花生四烯酸及色氨酸代谢路径，从而缓解了C
d
2+
的细胞毒性。该研究为理解纳米塑料与重金属在水生生态系统中的联合暴露毒性效应提供了重要依据。
5 污染农田修复后的种植风险：有机酸分泌和改良菌剂的潜在影响
重金属污染土壤修复的长期稳定性一直是科学关注的焦点。本研究探讨了铁氧化物吸附镉的动力学机制及根际有机酸分泌和改良菌剂在稳定态镉活化过程中的潜在作用。研究发现，铁氧化物（针铁矿和纤铁矿）对镉的稳定化的能力存在显著差异，而根际有机酸（如柠檬酸、苹果酸）则通过螯合作用显著促进了铁氧化物结合态镉的再活化。这一过程受有机酸分子结构和酸性强度的影响。研究强调了铁氧化物用于镉稳定化中的潜在脆弱性，并提出了应对再活化风险的策略，为重金属污染土壤的长期修复提供了理论支持。
2024年度的研究成果系统揭示了微塑料在农业土壤及水生态系统中的多维度影响，不仅拓展了人们对微塑料污染机制的认知，也为污染协同治理和“双碳”目标的实现提供了科学依据。这些成果不仅填补了微塑料与重金属、温室气体排放及土壤修复研究中的关键空白，也为未来环境管理和技术开发提供了一些参考。感谢硕士研究生吴新月、林丽红、邓星莹、林铮在课题研究中的辛勤付出。
徐智
敏
，博士，中国科学院亚热带农业生态研究所副研究员，担任SCI期刊
iMeta
（IF
2023
23.8）执行副主编、
Front. Microbiol.
客座副主编、
Soil Sci. &Environ
、
Eco-Environ. & Health
青年编委等学术兼职。长期从事土壤微生物学、污染生态学方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题任务、广东省自然科学基金面上、广东省高等学校重点领域专项等20多项研发课题。共发表SCI收录论文54篇，H指数20，近5年发表SCI收录论文44篇，包括
J. Hazard. Mater.
、
Environ. Int.
、
Sci. Total. Environ.
、
Environ. Sci-Nano
等环境领域知名期刊，主编/副主编教材3部，授权国家发明专利5项。获得华夏建设科学技术三等奖1项（省部级）、地理信息科技进步二等奖1项（省部级）、广东省环境保护科学技术一等奖1项、金粤自然资源科学技术二等奖2项、广东省环境技术进步二等奖3项、全国商业联合会科学技术三等奖1项、广东省农业技术推广二等奖1项。另担任广东省室内环境卫生行业协会标准化委员会委员、广州市环境科学学会理事，广东省农村科技特派员团队负责人，广州市农村科技特派员团队负责人。
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