【视点】浙科大林俊杰团队:可降解微塑料与生物炭共存对土壤有机质分解影响

学术   2024-12-27 17:53   北京  

编者关注到浙科大林俊杰团队探究发现可降解微塑料与生物炭共存对土壤有机质分解影响特邀该团队为本公众号撰写了该研究的亮点部分,希望该研究成果能给关注者启发,从中获得灵感,促进天然有机质研究工作的开展。


导读

浙江科技大学环境与自然资源学院的研究团队在环境科学领域的顶级期刊《Trends in Analytical Chemistry》上发表了题为“Effect of degradable microplastics, biochar and their coexistence on soil organic matter decomposition: A critical review”的研究论文,深入探讨了可降解微塑料、生物炭及其共存对土壤有机质分解的影响,为土壤管理和气候变化缓解提供了重要的理论依据。



土壤有机质分解在全球碳循环中起着至关重要的作用,直接影响着陆地生态系统的稳定性和健康。微塑料和生物炭是影响土壤有机质分解的两个重要因素。可降解微塑料进入土壤后,可能通过激发效应破坏生物炭 - 有机质共生团聚体,降低生物炭对土壤有机质的物理和化学保护能力,进而影响土壤有机质的稳定性。而生物炭作为一种负碳技术,其对土壤有机质的影响存在争议,尽管多数研究表明生物炭可增加土壤有机碳含量并提高其稳定性,但也有研究指出生物炭可能会诱导土壤有机质分解。


▲图1 土壤有机碳库的激发效应和周转(来源:ScienceDirect)


研究团队综合分析了当前关于生物炭和可降解农膜对土壤有机质影响、可降解微塑料矿化过程以及土壤有机质稳定性的研究。结果显示,可降解微塑料的矿化速率与自身特性(如粒径、组成、分子量、疏水性和添加剂等)及土壤性质(如有机碳、氮、pH和矿物质等)密切相关,其矿化过程会释放温室气体,加剧温室效应和气候变化。同时,可降解微塑料对土壤有机质分解具有显著的激发效应,其激发效应大小取决于微塑料的可降解性。


▲图2 生物炭、残留物&渗出物、可降解和不可降解微塑料对土壤有机碳分解和固持的影响机理(来源:ScienceDirect)


目前,关于生物炭与可降解微塑料共存对土壤有机质稳定性影响的研究相对有限,且现有研究多基于短期实验和传统非降解微塑料。未来,需要进一步明确生物炭持续应用的激发效应和碳预算,特别是在与可降解微塑料共存的土壤中;深入研究可降解微塑料在生物炭改良土壤碳库中的降解命运,以及生物炭和微塑料对土壤有机碳分解的综合影响;探讨微塑料粒径和可降解性对土壤碳库稳态 - 激发态转换的影响;研究生物炭颗粒固定和保留的策略,特别是与微塑料衍生碳和微生物残留碳相关的策略;深入理解底物有效性、微生物碳利用效率和激发效应之间的关系,以确定生物炭在农业土壤中长期应用的最佳参数。这些研究将为优化生物炭生产和应用系统提供科学依据,有助于实现碳中和目标,提高农业可持续性。

▲图3 生物炭与可降解微塑料共存对土壤有机质稳定性的影响途径(来源:ScienceDirect)


该研究于2024年11月29日以“Effect of degradable microplastics, biochar and their coexistence on soil organic matter decomposition: A critical review”为题发表在TrAC - Trends in Analytical Chemistry(IF = 11.8)杂志上。浙江科技大学林俊杰教授为论文第一作者,其他合作者还包括南京信息工程大学于志国、Amit Kumar教授、美国田纳西州立大学Dafeng Hui教授、浙科大单胜道教授、张昌爱研究员和硕士研究生程启泰等。本研究得到国家重点研发计划和浙科大高层次人才引进计划等项目的资助。



参考文献

[1] Junjie Lin, Qitai Cheng, Amit Kumar, Wenling Zhang, Zhiguo Yu, Dafeng Hui, Changai Zhang, Shengdao Shan, Effect of degradable microplastics, biochar and their coexistence on soil organic matter decomposition: A critical review, TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2025, 183: 118082.

联系作者:

林俊杰,教授,浙江科技大学,Email:ybu_lin@126.com


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本文编辑:谷婷婷

本文审订:何伟


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