精选
本文提供了一个整合机制框架，将持久性有机污染物诱导的细胞损伤（如膜破坏、氧化应激、代谢抑制）与土壤生物地球化学循环的大规模破坏联系起来。研究将微生物多样性、功能基因、酶活性及营养循环响应整合为单一综合分析，而非将其作为独立主题进行处理，从而系统阐述了持久性有机污染物如何通过改变微生物群落功能，同时影响碳、氮和磷循环。这一框架通过将污染物毒性机制与微生物及生化效应相互关联，为设计更有效的土壤修复方法提供了科学依据。
【文章内容概要】
近日，成都理工大学水土污染协同防治科技创新团队在环境领域学术期刊“Microbial ecosystem disruption under persistent organic pollutant stress: Consequences for soil biogeochemistry and environmental sustainability–A review”的论文。文章讨论了持久性有机污染物（POPs），如PAHs、PCBs、PBDEs、PFASs等，如何破坏土壤微生物群落、养分循环和整体生态系统功能。这些污染物具有毒性、持久性，并在土壤中广泛积累，与负责分解和养分周转的微生物直接相互作用。POPs暴露会通过膜损伤、氧化应激、代谢破坏和基因毒性效应等机制改变微生物多样性、群落结构、酶活性和功能基因。微生物反应包括酶诱导、基因交换和群落组成的变化。文章解释了这些干扰如何损害碳、氮和磷循环中的主要生物地球化学过程，影响SOC/DOC动态、温室气体排放、硝化作用、固氮作用、反硝化作用和磷矿化。还强调了微塑料和重金属的共同污染如何对微生物功能和土壤生态系统稳定性产生复杂的综合影响。
持久性有机污染物会显著改变土壤微生物的多样性和群落结构，这些变化的程度和方向取决于污染物类型、浓度、暴露时间以及土壤条件。某些污染物，如BDE-209和双酚S，会持续降低微生物的α多样性，而某些PFAS混合物则可能通过促进耐受压力的类群来增加多样性。特别敏感的群体，包括固氮细菌如豆科根瘤菌和磷酸盐溶剂微生物，在POPs暴露下往往会减少，导致土壤微生物组功能能力的可测量损失。
本文重点阐述了持久性有机污染物如何破坏土壤微生物群落，进而扰乱依赖这些微生物的主要生物地球化学循环。图表显示，POPs通过引发氧化应激、破坏细胞膜结构、改变遗传过程以及干扰基础代谢途径，对土壤微生物产生直接毒性作用。这些影响导致微生物多样性降低、关键土壤酶活性受抑制，并下调调控必需营养物质转化过程的功能基因。由于土壤微生物是碳、氮、磷循环的主要驱动者，其功能受损会引发更广泛的生态系统功能紊乱。如图表所示，POPs暴露会阻碍有机质降解并改变碳通量，抑制硝化和反硝化等氮转化过程，干扰磷矿化和溶解过程。这些生化扰动产生连锁效应，最终导致土壤肥力下降、养分周转减缓，并威胁生态系统的长期可持续性。
与持久性有机污染物单独暴露相比，微塑料或重金属的共污染会导致更复杂的后果。微塑料可改变POPs的生物可利用性，既可能增强也可能降低其毒性；而重金属则可能与POPs产生协同作用，抑制微生物活性，或在某些情况下意外刺激特定微生物群。这些复合污染物能以不可预测的方式改变微生物反应，从而改变对土壤生物地球化学过程影响的整体方向和强度。尽管POPs、微塑料和重金属之间的相互作用日益受到关注，但目前对其机制仍知之甚少。这一领域存在重大研究空白，亟需进一步开展机制性研究。
【原文链接】
Ullah, S., Hussain, B., Iqbal, N., Raza, M. M., Salam, M., Vasudhevan, P., ... & Pu, S.Microbial ecosystem disruption under persistent organic pollutant stress: Consequences for soil biogeochemistry and environmental sustainability–A review.Environmental Chemistry and Ecotoxicology.Volume 7, 2025, Pages 2643-2659
【期刊介绍】
Environmental Chemistry and Ecotoxicology (缩写ENCECO) 主要聚焦化学品在全球环境中的传输规律及其在生态系统中的毒性机制，生物体中的生物利用度和生物蓄积性，食物链中的生物放大，以及生态系统分析中的新技术和新方法、跨学科生态毒理学信息的处理方法等。期刊主要研究方向包括：环境化学、生态毒理学、环境修复、风险评估等。
根据科睿唯安发布2023年度期刊引证报告，Environmental Chemistry and Ecotoxicology首个影响因子为9.0，在ENVIRONMENTAL SCIENCES和Toxicology学科领域均位于Q1区。《2025年中国科学院文献情报中心期刊分区表》正式发布，Environmental Chemistry and Ecotoxicology 荣列大类：环境科学与生态学1区，Top期刊；小类：ENVIRONMENTAL SCIENCES 环境科学1区；TOXICOLOGY 毒理学1区。
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