塑料你一定很熟悉，但“塑料际”是什么？

当塑料制品进入土壤或水体后，在塑料周围会形成一种特殊的微环境，这种微环境中还会形成特定的微生物群落——这就是塑料际。近年来，科学家们逐渐认识到，塑料际的化学和生物效应也能对环境造成深远影响。

日前，山东大学环境研究院教授刘建与香港理工大学助理教授金灵联合多家国内外科研单位绘制了全球塑料际微生物图谱，揭示了塑料表面选择性装配特有微生物群落而构成的生态安全和人类健康风险。相关论文相继发表在Cell旗下综合性期刊《创新》（The Innovation）和环境科学顶刊《‌环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

李长超在实验室中进行塑料表面DNA提取

走，扎进海里寻找塑料际

2018年，刘建指导的学生李长超正读硕士一年级。在一堂外教课上，老师让学生选择自己感兴趣的话题向大家作汇报，李长超决定和同伴作有关微塑料的展示。查阅资料的过程中，他突发奇想：“能否将自己的研究与微塑料结合？”

当时，作为新生的李长超，还没有确定具体研究方向，只是跟着课题组，最开始做植物水分利用效率研究，后来做土壤重金属和植物重金属研究。

这次汇报后，他开始对微塑料产生兴趣。在自学微塑料相关内容后，他的方向愈发清晰起来。

他的想法很快得到了实践的机会。

2019年暑期，在刘建的安排下，李长超来到位于陕西省的汉江流域调查湿地生物多样性。

“微塑料是否会对微生物有影响？”“湿地里面的微塑料是什么样的？”调查间隙，李长超不断思考并对湿地微塑料展开研究。他分析了沉积物中的微塑料以及微塑料与湿地微生物群落之间的关系，随即向导师讲述了自己的想法。

一向鼓励学生大胆创新、敢于实践的刘建，仅用了一天时间考虑其可行性，就肯定了李长超的想法，支持他利用已有的湿地生态学和微生物生态研究经验，研究环境中塑料际微生物群落特征及其可能造成的生态影响。

“此后，在读硕博的5年间，我在老师的支持下，一直独自坚持这个研究方向。”李长超说。

李长超毕业答辩时与刘建教授的合照

2020年夏天，为了更好采集样本做研究，他们专门租赁船只先后在青岛胶州湾、烟台丁字湾取样。

海上风急，船只颠簸，随船人员全身都被打湿。

“一上船，我就开始晕船，不停地吐，连采集样品都是委托同行的朋友帮忙。”李长超苦笑着回忆道，“开船的师傅告诉我一个好办法——跳进海里就不晕了。”

李长超在海中采集样品

为了尽快完成取样任务，不会游泳的李长超竟真的套了个泳圈，就一头扎进海里，晃晃悠悠地到海边防鲨网处采集样品。当时的他“无法预料取样结果的好坏，但是既已开始，就全力以赴，这是对科研的态度”。

2021年，本次取样结果的相关文章发表于环境领域权威期刊《水研究》（Water Research），这也为李长超增添了坚持下去的信心和动力。

2021年3月，李长超申请到了香港理工大学联合培养机会，并于8月份赴香港学习。

在香港，李长超主要由香港理工大学助理教授金灵指导，研究方向为环境健康。

从最初在刘建团队中学习生态领域的知识，到后来在金灵团队中了解环境健康领域的前沿，李长超最新的研究结合了生态与健康两个方向，是跨领域合作的结晶。

李长超（右二）与导师金灵（左三）等人在香港海域采集样本时的合照

1192个同类研究样本

“能否在全球尺度揭示塑料际微生物生态模式和影响？”

2021年，在导师金灵的支持与资助下，李长超在青岛沿海与香港沿海进行了冬夏两季的样本采集。

对比之前取样时的晕船“惨状”，李长超称香港的取样工作“非常顺利”。

“可能是之前‘练’出来了，后来在香港跟船出海采样，在其他人都因为晕船难受、呕吐的时候，我反倒没什么事，完成了自己采样工作的同时还帮助其他人完成了采样工作。”李长超笑道。

塑料碎片样品照片

从山东沿海至香港海域，从单一样本到不同时间不同地点的样本分类对比，他们的视野愈加开阔，全球大尺度的研究思路也随之产生，开始为构建全球塑料际微生物数据集做准备。

塑料际生态领域研究尚未成熟，许多研究还处于探索中。研究方法不一致、研究数量不足、收集数据困难重重……样品有了，思路也清晰，但一系列问题却摆在团队面前。

香港采样团队合照

“我们对所有相关文献进行检索和筛查，按照一系列标准对数据进行筛选，最终在数据数量和质量之间进行平衡，获取了高质量的、统一标准的、可有效避免数据偏倚的一个全球塑料际微生物数据集。”李长超说道。

他们最终共收集了全球1192个同类研究样本。同类研究即指利用高通量测序技术分析环境塑料际微生物群落的研究。

2022年，刘建、金灵与国内外多家科研单位合作，最终建立了全球尺度塑料际微生物数据集，基于此数据集揭示了环境中塑料表面装配的微生物群落特征及其产生的生态安全和人类健康风险。

研究发现的塑料际微环境驯化出具有高有机化合物代谢潜力的微生物群落，未来有望通过在塑料际中富集和筛选相关菌群研发塑料的微生物降解技术和产品，为全球塑料污染提供解决方案。

“李长超的科研思维起源于生态领域，想把这个研究做成揭示塑料际微生物群落特征和规律的研究。在金老师的建议下，李长超加入了对塑料际健康风险的分析，最终塑料际健康风险结果反而成为研究的一个重要发现和结论——这是两单位合作的结果。”刘建向《中国科学报》介绍道。

5年，向塑料际更深处游去

这个团队有关塑料际的论文发表并不顺利，甚至有点坎坷。

其中一篇论文从2022年9月开始向国际顶级学术期刊投稿，但接连被几次拒稿。

“塑料际概念的提出让大家意识到塑料污染的微生物效应可能对生态系统功能和人类健康产生深远影响，只有全面认识塑料污染风险才能有针对性地制定风险管控方案。”刘建说，“我们对文章寄予厚望，虽然被拒稿时心情是低沉的，但从来没想过放弃。”

心情受挫，但研究不能停滞。几个月的修改与完善过程中，李长超按照专家建议补充了宏基因组测序数据，对结果进行双重验证。

2024年1月，那篇文章最终发表于Cell旗下综合性期刊《创新》（The Innovation）。

尽管发表的过程很曲折，但后来，该论文不仅被选为期刊封面导读内容和期刊精选内容，受到国内外专家好评，还在近期于深圳召开的2024前沿科学创新大会中，被评选为最受欢迎论文。

2024年3月，刘建与金灵两团队再次合作，在环境科学顶刊《‌环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）发表了封面论文，首次提出“微塑料组（Microplastome）”的新概念，倡议以整体视角捕捉微塑料的真实生态影响。

从2019年踏入这个研究领域开始，他们用5年的经验积累，在环境微塑料和塑料际微生物的风险评估和应对方面贡献了力量。

“在研究过程受阻时，想过放弃并转向更熟悉更容易的区域吗？”

“从来没有！”

回顾取得此次成果的感受，李长超两眼放光、毫无疲态：“最开始有点初生牛犊不怕虎的感觉，很想继续研究自己感兴趣的东西。自身的努力必不可少，但最幸运的还是一路遇到的老师都非常好，能够支持我不断研究下去。”

如今，他将这份“兴趣驱动下的自由”传承给了自己的学生们，并告诉他们：“对本学科的重大问题保持关注，从中寻找自己最感兴趣的点，然后围绕兴趣点深入挖掘，不辞辛苦积累数据，遇到困难不要气馁，逢山开路、遇水架桥；多向同行请教和交流，通过多方合作解决困难。”

李长超至今还记得，初读研究生时他写下的人生目标：希望自己在三十而立之时，能被称得上一句“科研新秀”。

那时，导师刘建回复他：“一定会的。”

论文相关信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c08849

https://mp.weixin.qq.com/s/a1Qdp3IIHNqZxbZOnq-nfw