理大研究揭示塑胶废物潜藏微生物群落或引发生态危机 倡全球合作监测有害微生物流动轨迹

塑胶汙染是当今最迫切的环境挑战之一，亟需透彻分析和先进技术驱动解决方案。香港理工大学（理大）土木及环境工程学系、医疗科技及资讯学系助理教授金灵教授与研究团队揭示了与塑胶废料相关但常被忽视的塑胶微生物群，研究备受国际关注，为制定更全面的全球策略带来启示。

迄今为止，全球已产生超过 70 亿吨塑胶废弃物，其中约80%已在环境中积聚。随着更多塑胶废弃物产生，然而其降解速度缓慢，引致「塑胶际」（Plastisphere）正在迅速扩大。「塑胶际」是指塑料废弃物在水陆环境中附着的微生物群落。

新兴的微生物栖息地——塑胶际

由金教授带领的研究对「塑胶际」作出了全面概述，揭示了其独特且多样的微生物群落，与自然环境中的微生物群落显着不同。通过对全球淡水、海水和陆地环境样本的分析，研究发现这些群落由在自然界中罕见的特定微生物组成，具有显着的分解有机化合物的能力，从而可能加速碳循环。

研究还指出「塑胶际」是病菌温床，在氮循环中的扰动，特别是淡水系统中，释放有害物质如亚硝酸盐（nitrite）和一氧化二氮（nitrous oxide ）的细菌大量繁殖；此外，当中有害微生物的数量也有所增加，包括对动物、植物和人类构成威胁的病原体。这些研究结果已发表在《The Innovation》期刊上，题为《全球塑胶际作为新扩展的微生物栖息地的生态与风险》，并被评为2020年至2024年最受欢迎论文。

金教授表示：「以往塑胶污染主要通过其物理和化学影响来评估，例如海洋动物被较大碎片缠绕、鱼及海鸟摄入碎片等。然而，现在必须考虑‘塑胶际’所伴随的微生物威胁。病毒在塑胶际中能够存活更长时间，并且具有更强的传染性，显着影响陆地和水生环境中的生物地质化学循环。」

他与团队最近应邀在《自然》（Nature）期刊上发表评论文章，题为《世界70亿吨塑胶废物中的有害微生物是什么？》，为紧迫的环境问题提供见解。他们指出，「塑胶际」大小从微米到几米不等，意味着它可以携带其所寄居的微生物群，以多种方式及途径进入生态系统和食物链。

最近的研究估计，每平方厘米的海洋塑料碎片上可容纳超过8万个矽藻。值得注意的是，每克海洋塑胶中所含的微生物生物量，比一立方米海水中微生物量还可高一个数量级。塑胶不仅由各种化合物组成，还为微生物提供养分。例如，有害藻类如拟菱形藻已被证实能在「塑胶际」中滋生，这种藻类能够产生强神经毒素多莫酸，可引致食用贝类积聚该毒素，从而导致食品安全风险。

地理差异和人类活动

「塑胶际」的严重程度因地理位置而异，并与区域性人类活动、发展和环境管理密切相关。此外，海洋洋流可以将塑胶集中在某些地区，例如太平洋垃圾带，进一步加剧「塑胶际」的活动。

研究团队提出新的风险评估须涵盖四个优先事项，包括识别与人类和粮食安全密切相关的热点，例如水产养殖场；保护脆弱地点，如野生珊瑚礁和湿地，这些地点在维护生物多样性和气候调节方面发挥重要作用，并且对污染和微生物入侵极为敏感；关注累积塑胶的运输区域，如河口、污水处理厂和长途运输船只。最后，食物链是关键因素，因为微塑胶可以从叶菜到海鲜的所有食物中积累，对人类健康构成直接威胁。

有效减轻塑胶污染对环境影响，有赖全球合作以及因地制宜。例如，在香港等亚洲城市，由于独特的城市和沿海动态，要建立一个评估塑胶微生物情况的框架，需要采取多种量身定制的策略，如优先使用地理信息系统（GIS）、遥感和物联网（IoT）连接的纳米传感器等先进技术，来监测沿海和城市水道及土地的情况。

绘制塑胶碎片的轨迹

绘制塑胶碎片携带微生物群在生态系统、地区和国家之间的流动轨迹、运输动态和归属，是一项复杂但可行的任务，金教授指出：「这需要广泛的国际和跨学科合作，并结合先进技术。这个项目的关键在于标准化不同领域的研究方法，并建立全球数据共享框架，以促进一致且可操作的见解。」

金教授的团队正积极与全球夥伴合作，收集塑胶样本，建立一个全面的全球有害塑胶微生物群目录，并绘制相关风险的流向图。此外，鉴于对环境中塑胶废物迁移、命运和累积的研究和模型已非常广泛，他们正基于现有的塑胶存在数据和未来的排放情况，开发一个模型以评估和量化塑胶污染对微生物的影响。该模型将通过模拟实验进行验证。

这项举措有望为减轻塑胶污染的研究和努力带来深远影响。增强绘图与追踪技术，将加深对塑胶上微生物迁移过程的理解，从而在关键领域进行更精确的风险评估和具针对性的干预措施。这些资料将有助制定更有效的环境政策和公共卫生策略，特别是在受塑胶污染影响最严重的地区。

凭藉在环境科学领域的卓越成就，金灵教授当选美国环境工程师及科学家学会（AAEES）的2025年度「40位40岁以下卓越人才」。

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