近日，中国农业大学土地科学与技术学院王祥教授课题组联合资源与环境学院汪杰副教授在国际权威期刊《前沿科学》（Advanced Science）在线发表了题为《微塑料输入减弱土壤碳的矿物保护作用，增加二氧化碳排放》(Microplastics Generate Less Mineral Protection of Soil Carbon and More CO2 Emissions)的研究论文。
该研究结合溶解性有机质质谱手段，从分子层面揭示了微塑料源有机碳（MP-DOM）与自然有机质（NOM）分子组成的差异，并阐明了微塑料源有机碳与矿物亲和力低且微生物可利用性高的潜在机理。本研究结果强调了微塑料源有机碳在土壤中易矿化的潜在机理及其对大气碳的贡献，为微塑料介导的土壤碳循环过程提供了新理解。
研究结果表明，无论在有无高岭石(Kao)和针铁矿(Goe)矿物的情况下，与NOM相比，MP-DOM产生更多的二氧化碳并形成更少的矿物结合态有机碳(MAOC)。
研究通过质谱发现MP-DOM以不稳定性分子（H/C≥1.5）为主，而NOM则以木质素和芳香类等稳定的分子为主(图1)。
图1 MP-DOM和NOM分子组成。PE-DOM a), PVC-DOM b), PLA-DOM c), PBAT-DOM d), SRNOM e), and PPHA f)
通过吸附动力学，发现MP-DOM与矿物亲和力较低，最大吸附量少于NOM (图2)。
图2 MP-DOM和NOM与高岭石（Kao）和针铁矿（Goe）的吸附动力线（a-c）.Kao和Goe对DOM的最大吸附量（d和e）
综上所述，MP-DOM分子组成以分子量小，含氧官能团低且不稳定的分子为主，而NOM以分子量大，含氧官能团多且稳定性高的分子为主，矿物易选择吸附含氧官能团高且分子量大的分子，造成矿物与MP-DOM亲和力较低，生物可及性强，造成MP-DOM矿化量大。
中国农业大学土地科学与技术学院博士研究生石佳为论文的第一作者，土地科学与技术学院王祥教授和资源与环境学院汪杰副教授为论文的通讯作者。Trent University的Andrew J.Tanentzap教授，中国农大资环学院孙源泽博士，中科院南京湖泊所王建军研究员，University of Massachusetts的邢宝山教授，Freie Universität Berlin的Matthias C. Rillig教授，香港理工大学的李常超博士和金灵助理教授，中科院南土所王芳研究员，RMIT University的Tanveer M. Adyel助理教授，中国农大土地学院商建英教授参与了本研究工作。
来源：中国农大新闻网