微塑料污染已遍布全球淡水生态系统，河流与湖泊的沉积物正成为其重要 “汇集地”。淡水生态系统是全球碳循环的关键环节，其释放的温室气体（如甲烷、二氧化碳、氧化亚氮）对气候变化具有重要反馈作用。当前，自然环境中的微塑料类型日益多样，形成了由传统微塑料与生物可降解微塑料组成的复杂混合体系。然而，在气候变暖背景下，这些混合微塑料如何综合影响淡水沉积物温室气体排放，其内在机制又是什么，目前仍缺乏系统研究和定量评估。这一认识缺口，限制了人们对全球变化下微塑料污染与碳循环相互作用的准确评估。

    针对上述科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所王建军研究员团队，以太湖沉积物为研究对象，通过构建1264个水生微宇宙体系，系统探究了微塑料多样性与气候变暖对温室气体排放的综合效应（图1）。研究选取全球淡水环境中常见的12种微塑料（6种传统型如聚丙烯、聚乙烯，6种生物可降解型如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯），设计78种混合物，形成 1至12 种的多样性梯度，涵盖三种混合策略，即仅传统微塑料、仅生物可降解微塑料、以及两者混合，并创新微塑料化学多样性指数。微宇宙体系模拟温度变化情景（15^oC和20^oC），开展长达450天的培养，监测温室气体排放动态，结合微生物群落分析、溶解有机质表征等手段进行作用机制的综合解析。

图1. 实验设计和研究目的

图2. 微塑料多样性对温室气体排放的持续促进作用

    研究结果表明，微塑料多样性显著放大温室气体排放（图2）。以类型数量和化学组成量化的化学多样性，可使温室气体排放最高增加4.69倍，且这一效应在450天有机质降解过程中持续存在，且化学多样性越高，放大效应越强。进一步分析发现，多种微塑料之间的协同作用是驱动排放增加的关键。当微塑料类型≥3种时，协同作用取代拮抗作用成为主导，尤其在包含传统微塑料的混合物中表现更显著。气候变暖进一步加剧上述效应。变暖导致的温室气体排放速率提升，提高了温室气体排放的温度敏感性，随微塑料化学多样性增加而更明显；这种加剧作用一方面直接源于微塑料多样性和组成，另一方面通过改变沉积物微生物群落组成和溶解有机质结构间接实现。

    相关成果以 “Microplastics Amplify Greenhouse Gas Emissions from Freshwater Sediments through Synergistic Interactions” 为题，近期发表于Environmental Science & Technology。该研究首次实证微塑料多样性对淡水沉积物温室气体排放的放大效应，揭示了不同类型微塑料的混合策略与相互作用模式，为理解塑料污染如何干扰淡水碳循环提供了关键新视角。研究工作得到国家自然科学基金等项目资助。

    论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c12509