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影响因子：10.9/11.7 (2023/5年)
中科院/JCR分区：一区/Q1
摘要
细菌的反硝化过程是土壤实现N2O汇功能的主要途径，它对于评估与控制土壤中的N2O排放量至关重要。生物基聚羟基脂肪酸酯(PHA)微塑料颗粒(MPs)在常规环境中降解缓慢，长期处于惰性状态。然而，针对PHA微塑料降解前它的老化对于土壤细菌N2O汇功能的影响知之甚少。在本研究中，将土壤模式菌株脱氮副球菌暴露于质量百分比范围为0.05-0.5的初始及老化PHA微塑料颗粒。虽然实验中未观察到相关物质的分子量发生显著变化，但老化的PHA微塑料颗粒阻碍了细菌细胞生长并降低了N₂O的还原速率，最终导致 N₂O 排放量激增。通过¹H核磁共振波谱法和超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱法分析可知，γ-丁内酯是老化PHA微塑料颗粒释放的主要成分。细胞层面的代谢结果表明，γ-丁内酯会抑制细菌N₂O汇形成及ATP合成的过程。在细菌细胞周质中γ-丁内酯会自主发生质子化及水解过程，这一过程会与胞内ATP酶竞争质子，且会破坏反硝化电子传递与氧化磷酸化过程之间的耦合作用。因此，能量缺失的细胞会减少供应N₂O还原过程所需的电子，而此过程无法实现能量储存。本研究揭示了PHA微塑料老化削弱细菌N₂O汇功能的新机制，并强调了关注生物基微塑料老化所带来环境风险的必要性。
图形摘要
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