近年来，由于塑料制品的大量生产和广泛使用，塑料废弃物的回收处理和污染问题成为全球性的挑战，其治理已成为我国可持续发展的重大战略需求。残留于环境中的塑料废弃物不易被降解，经过自然作用破碎为纳米塑料并释放有毒添加剂，如增塑剂等，广泛分布于土壤及水环境中，危害人类健康。目前，微生物修复是绿色、经济、高效的环境治理手段，而塑料污染下的微生物代谢互作机制尚未被解析，研究塑料污染下的微生物代谢互作机制，对提高微生物修复效率及去除在环境中的塑料污染具有重要意义。
2024年11月27日，浙江大学生命科学学院吕镇梅教授团队在ELSEVIER旗下的Water Research期刊在线发表了题为“Integration of metagenomic analysis and metabolic modeling reveals microbial interactions in activated sludge systems in response to nanoplastics and plasticizers”的研究成果。该研究揭示了活性污泥体系中微生物群落响应纳米塑料和增塑剂污染的代谢互作机制。
纳米塑料被认为是环境中的新兴污染物，因其粒径小，容易被动植物吸收进入体内，并随食物链传播进入人体，对人类健康造成严重危害，包括心血管疾病、生殖障碍、神经发育障碍和免疫系统抑制等。作为塑料污染的重要源和汇，纳米塑料和增塑剂在污水处理厂中被广泛检测到。目前，关于微生物响应塑料污染的研究，大多集中在微生物活性和群落变化的影响，但对于微生物相互作用和代谢反应的影响未被研究透彻。该工作利用基于宏基因组的代谢模型分析，阐明在聚氯乙烯纳米塑料（PVC-NPs）和增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（DEHP）污染下微生物群落的相互作用和代谢响应机制。此外，还揭示了外源性DEHP降解菌Rhodococcus ruber ZM15在共污染环境中对微生物群落的影响。
活性污泥中微生物群落响应纳米塑料和增塑剂污染的代谢互作机制
这项工作表明PVC-NPs和DEHP通过改变微生物群落结构和代谢功能，影响群落物种之间的代谢交换，特别是维生素B12和铁载体等公共物品的交换，从而影响微生物种间相互作用；降解菌R. ruber ZM15有利于加强群落的正相互作用，从而提高微生物群落对PVC-NPs和DEHP污染的抵御能力。这有助于进一步理解废水处理系统中微生物群落对塑料污染的响应机制，为提高塑料污染的原位修复提供理论参考。
浙江大学生命科学学院博士生王绿菁为论文第一作者，博士生王晓瑜、范思情和博士后吴昊参与了该论文的研究，吕镇梅教授为该论文通讯作者。该研究得到国家重点研发、浙江省尖兵领雁、国家自然科学基金等项目的资助。
