Fragmentation and depolymerization of conventional and biodegradable microplastics in Eisenia fetida and Eisenia andrei
本研究表明，虽然通过赤子爱知蚓（*Eisenia*）的肠道过程会显著使聚乙烯、聚丁烯和聚乳酸微塑料发生碎片化并改变其化学性质，但生物可降解聚合物（PLA）会导致最严重的化学降解和蚯蚓死亡，这表明在短期暴露情况下，它在农业土壤中并不一定是更安全的选项。
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我们脚下的土壤是一个由微小生物构成的繁忙世界，它们翻动、进食并回收有机物，使大地保持肥沃与生机。在这些劳动者中，蚯蚓常被称为“生态系统工程师”，因为它们通过身体移动着大量的土壤。几十年来，科学家们一直担心塑料污染如何影响这些动物，但研究重点大多集中在塑料如何伤害蚯蚓本身。然而，一个更复杂的新问题出现了：当塑料经过蚯蚓的身体时，塑料本身会发生什么变化？塑料不仅仅是无害的垃圾块；它们是长链分子，可以发生断裂。当蚯蚓吃下一块塑料时，其肠道内严苛的环境可能会将塑料切碎，甚至改变其化学结构。这一过程至关重要，因为如果塑料分解成肉眼看不见的碎片或有毒化学物质，它可能对土壤及其中的生物变得更加危险，而不是变得更安全。
一个研究小组致力于实时观察这一过程，使用了两种在堆肥中常见的蚯蚓——Eisenia fetida（赤子爱知蚓）和 Eisenia andrei（安德烈赤子蚓）。他们想观察当蚯蚓吃下三种不同类型的微塑料（比指甲盖还小的微小颗粒）时会发生什么。其中两种是传统的、以石油为基础的类型，已知非常坚韧且难以分解：聚乙烯（许多塑料袋使用的材料）和聚丁烯。第三种是聚乳酸，一种由植物淀粉制成的、被宣传为可生物降解的塑料，这意味着它理应能在自然环境中自然降解。科学家们将蚯蚓放在混合了这些塑料的堆肥容器中，并观察了35天。之后，他们仔细提取了蚯蚓，并回收了通过其消化系统排出的塑料颗粒，以精确测量塑料发生了多少变化。
结果揭示了一个关于不同塑料在生物体内表现的惊人故事。首先，蚯蚓将所有的塑料都分解成了更小的碎片。平均而言，蚯蚓排出的颗粒比它们吃进去的颗粒小了约58%。然而，塑料的类型起到了决定性作用。可生物降解的塑料（聚乳酸）分解得最厉害，其次是聚丁烯，而传统的聚乙烯变化最小。这种物理上的破碎仅仅是故事的一半。当研究人员使用特殊的基于光的扫描仪观察塑料的化学结构时，他们发现可生物降解的塑料遭受的化学损伤也最为严重。其分子链被切割或断开的程度远比其他两种塑料更为剧烈。事实上，这种化学变化如此显著，以至于研究人员仅通过观察残留物的化学特征，就能准确判断出蚯蚓之前吃的是哪种塑料。
或许最令人震惊的发现是这种分解如何影响蚯蚓本身。与人们希望可生物降解塑料对自然更安全的预期相反，食用可生物降解塑料的蚯蚓死亡率最高。食用植物基塑料的蚯蚓死亡率明显高于食用石油基塑料的蚯蚓。研究人员发现，其中一种蚯蚓物种 Eisenia fetida 对塑料普遍比另一种更敏感，但当蚯蚓食用那些分解速度更快的塑料时，这种差异变得更加显著。塑料在蚯蚓体内化学降解得越厉害，蚯蚓死亡的可能性就越大。这表明，塑料的分解过程释放了某种东西——也许是微小的化学碎片或副产物——对蚯蚓的健康有害。传统的、坚韧的塑料引起的化学变化较少，导致的死亡也较少；而这种所谓的“绿色”塑料，其造成的物理和化学破坏最大，死亡率也最高。
研究还使用了计算机模型，试图根据收集到的数据来预测这些结果。计算机能够很好地预测化学变化，证实了塑料类型是驱动这一过程的主要因素。然而，计算机在预测塑料物理尺寸缩减方面却显得力不从心。这表明，虽然化学降解是塑料材质的直接结果，但塑料在蚯蚓体内的物理破碎过程却是一个混乱的过程，可能取决于随机因素，比如塑料在肠道中的运动方式或受到的挤压程度。这种区别很重要，因为它意味着仅仅知道一种塑料是可生物降解的，并不能保证它在短期内是无害的。
最终，这项研究挑战了“可生物降解塑料自动优于土壤生命”的简单观念。在为期35天的实验过程中，可生物降解塑料并非更温和的选择；它的分解速度最快，且杀死的蚯蚓最多。研究表明，在生物降解的中期阶段——即塑料正在分解但尚未完全消失的过程中——对于土壤生物来说，可能是一个高风险期。虽然这些塑料最终可能会在长期内消失，但在土壤工程师的肠道内进行分解的过程，可能会释放出传统、不易分解的塑料不会产生的有害影响。研究结果表明，我们需要超越“塑料最终是否可以分解”这一层面，去关注在分解过程中，土壤及其居民究竟经历了什么。
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