好氧/厌氧环境对微生物降解典型微塑料效能影响研究

作     者：毕鑫祺 龚志伟 马杰 周立昌 江锦琦 郭刚 

作者机构：中铁第四勘察设计院集团有限公司 华中科技大学环境科学与工程学院 湖北大学资源环境学院 

出 版 物：《环境工程》 (Environmental Engineering)

年 卷 期：2023年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：湖北省重点研发计划项目“工业含盐废水脱盐、重金属去除及深度脱碳关键技术研究”（2022BCA065） 国家重点基础研究发展计划项目“长江经济带大中城市多源有机固废园区化协同处置及示范”（2019YFC1904005） 国家自然科学基金资助项目“单质硫强化低碳源污水反硝化除磷机理及调控”（52100040） 

主　　题：微塑料 好氧环境 厌氧环境 聚羟基脂肪酸酯 微生物降解 

摘      要：室温条件下，研究对比了3种典型微塑料：聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)、聚乳酸酯(Polylactic acid，PLA)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分析仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、平均质量及微生物作用占比实验结果表明，PHA在好氧和厌氧环境中的微生物降解速率相似，均约25.72 mg C/d，降解后的PHA表面均会出现明显的沟壑和裂痕，且酯基等官能团的丰度、结晶度和平均质量均降低；PLA虽为可生物降解微塑料但结晶度高，同自身结构稳定的难降解微塑料PVC，均未能被降解。PHA降解产物的变化特征和碳平衡核算结果表明，PHA中的碳主要转化为CH3COOH、CH4和生物量中的碳，但在好氧和厌氧环境中产物占比差异明显，分别为5.23% vs. 0.27%、4.28% vs. 12.24%、87.05% vs. 82.50%，这可能与在好氧和厌氧环境中参与PHA降解的微生物丰度和关键酶活性的不同有关。系统评估了3种典型微塑料在好氧和厌氧环境中降解速率和降解产物的差异，可为全面评价微塑料的环境风险提供重要理论指导。