山东农大刘之广教授团队在控释肥源聚氨酯残膜的降解机制和环境风险评价方面取得新进展

近日，山东农业大学资源与环境学院刘之广教授团队在Water Research发表了题为“Understanding visible light and microbe-driven degradation mechanisms of polyurethane plastics: pathways, property changes, and product analysis”的研究论文。山东农业大学为论文的第一完成单位，博士研究生田虹雨为第一作者，刘之广教授为通讯作者。

控释肥在提高肥料养分利用率和减少面源污染方面发挥着至关重要的作用，然而其残膜在环境中老化的机制及驱动残膜降解的关键因素尚不清楚。基于此，研究团队从长期残留在土壤中的聚氨酯残膜表面分离、筛选、纯化获得一株Streptomycessp. B2，使用光反应器模拟生物基和石油基聚氨酯塑料在微生物、光照及光照/微生物耦合作用3 种条件下的降解过程。研究结果表明，微生物条件对降解率影响最大，是光照作用的3.3~4.4倍，较自然深埋条件使降解时间缩短9倍以上，而材料影响最小。残膜降解的机理是：微生物在塑料表面定植，通过有机酸向培养介质中提供负电荷以及过氧化氢诱导或氧自由基攻击使原碳链断裂老化，促进-OH, C=O 等氧化官能团的形成，从而破坏聚合物的结构，使微观结构发生局部碎裂和剥蚀，产生次生微塑料颗粒，导致塑料失重。这项研究的结果为揭示聚氨酯塑料在自然环境中的驱动因素和降解机制提供了新的见解。