山东省生态学会
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微塑料污染已成为全球性环境问题,而且全球气候变化可能使得多数国家的微塑料风险等级进一步提高,中国的微塑料风险将从高风险过渡到危险风险。我国《"十四五"塑料污染治理行动方案》明确要求加强微塑料污染机理研究。开展新污染物微塑料的生态影响研究,对新污染物的管控和治理具有重要的意义。
学会理事刘建教授团队在微塑料的生态风险方面开展了长期研究。近期主要研究内容和成果包括:(1)首次将注意力机制引入微塑料老化原因识别领域,构建了基于SEM图像与FT-IR光谱融合的多模态深度学习模型,系统分析1371个涵盖7种典型老化类型(生物、化学、臭氧、物理、土壤、温度、紫外)的微塑料样本,解析了微塑料老化过程的关键特征。该框架为微塑料老化机制研究、污染源追踪及生态风险评价提供了系统、可迁移的技术路径。本研究构建的模型代码已开源,研究者可以通过替换本地数据快速复现并扩展应用。(2)考虑到真实环境中微塑料污染是由一系列物理化学性质不同的塑料颗粒及其所携带的化学物质和微生物共同造成的,研究提出了“微塑料组”(microplastome)概念,强调和呼吁对微塑料的进行整体量化和表征,揭示其在不同生态系统组分中的差异、联系和效应,为微塑料污染的表征、风险评估和溯源方面提出新的研究思路。(3)比较分析了不同类型内陆湿地(包括河流湿地、人工湿地、湖泊湿地)中土壤、宏观塑料际与微塑料际的细菌和真菌群落。研究结果表明,宏观塑料际和微塑料际细菌群落的α-多样性均显著低于周围土壤;微塑料际真菌群落的α-多样性低于宏观塑料际和周围土壤。网络分析表明,与周围土壤和宏观塑料际相比,微塑料际的细菌网络复杂性更低,模块化程度更高。微塑料际细菌群落中属于人类疾病类别的代谢通路显著富集。内陆湿地微塑料际能够形成与土壤和宏观塑料际具有显著差异的独特微生物群落,以往基于宏观塑料际的塑料际研究可能会低估塑料污染的长期危害性。
以上研究成果陆续在Nature、The Innovation、Journal of Hazardous Materials、Environmental Science & Technology等环境科学顶级期刊发表。指导的研究生获得山东省优秀博士学位论文、山东大学优秀博士学位论文和山东大学优秀毕业生等奖励。研究获得了国家自然科学基金面上项目等资助。
未来,刘建教授团队进一步围绕微塑料老化的生态影响,深入研究“内陆湿地微塑料对土壤有机碳组分和稳定性的影响及微生物机制”,将为理解微塑料的生态效应和湿地土壤有机碳的稳定机理提供可信案例和独特视角,对加强湿地微塑料污染防控和应对全球气候变化并实现双碳目标均具有重要意义。