随着传统塑料污染问题日益突出，生物可降解塑料被广泛应用于农用地膜、食品包装、餐饮具等领域。然而，“生物可降解”并不意味着其能够在自然环境中快速、彻底降解。在温度、湿度、氧气和微生物活性等条件不充分的情况下，生物可降解塑料可能发生表面侵蚀、脆化和破碎，进而形成并积累微塑料，对生态系统产生潜在风险。目前常见的生物可降解塑料主要包括聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等合成聚酯，聚羟基脂肪酸酯（PHA）等微生物合成聚酯，以及淀粉基复合材料。其在环境中的实际降解行为不仅取决于材料是否具有可降解性，还受到聚合物结晶度、分子量、化学组成、添加剂类型及环境条件等多重因素制约。现有综述多聚焦于单一塑料类型、特定降解菌株或某类降解酶，尚缺乏对生物可降解微塑料环境降解特征、酶促解聚机制及微生物协同降解过程的系统整合。
基于此，中国科学院南京土壤研究所骆永明研究员团队联合南京师范大学和陕西科技大学，系统综述了生物可降解微塑料的环境降解过程、关键降解酶作用机制、微生物协同降解体系及主要调控因素，并对未来研究方向提出建议。旨在为生物可降解微塑料的环境归趋解析、生态风险防控以及高效可控降解技术开发提供参考。
本研究得到国家自然科学基金项目（22241602，42577027，42530717）和土壤与农业可持续发展全国重点实验室重大项目（SKLSSA2502）资助，相关成果发表于《分析测试学报》2026年7期“第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术”第1416~1427页。
生物可降解微塑料的降解特征
生物可降解微塑料的降解遵循“生物退化、聚合物解聚、生物同化及矿化”四个递进阶段，是物理、化学与生物因素协同驱动的过程。微生物在微塑料表面定殖形成生物膜，诱发侵蚀与破碎；胞外水解酶作用于酯键使链断裂生成低聚物和单体；随后这些产物被微生物摄取代谢，最终转化为小分子气体、水和生物质。降解行为具有结构依赖性，无定形区优先降解，晶区相对富集。共混型微塑料常呈组分间异步降解特征。在表征过程中，为了揭示降解过程中的表面形貌、化学结构等微观变化，需将宏观方法（失重率、力学性能等）与微观技术（SEM、FTIR、GPC、色谱-质谱联用等）进行系统耦合分析。
图1 生物可降解微塑料的生物降解机制与影响因素
生物可降解微塑料的降解酶学机制
酶促解聚主要依赖脂肪酶、酯酶、蛋白酶等水解酶，多属于α/β水解酶超家族。生物可降解微塑料的酶促降解始于酶与固体聚合物底物的识别和结合。底物识别分三层面：一是表面吸附，酶通过活性中心周围疏水残基吸附于微塑料表面；二是底物结合区的几何匹配与构象调节；三是疏水相互作用、氢键、π-π堆积等非共价作用协同稳定结合。随后，微塑料由胞外酶与微生物协同作用，经过胞外解聚、跨膜转运、胞内代谢和最终矿化四个连续环节被进一步深度降解。协同机制涉及酶-酶互补（如PETase与MHETase接力）、酶-菌衔接和复合菌群生态分工三个层次。
表1 生物可降解微塑料及相关聚酯降解酶的来源、底物和反应特征
生物可降解微塑料降解速率的调控因素
生物可降解微塑料的降解速率受塑料性质、微生物适应性和环境条件三方面共同调控。在塑料性质方面，生物可降解微塑料自身的结晶度、分子量和添加剂组成等性质通过调控酶与水分子的吸附、扩散以及对聚合物链的切割来共同影响酶促降解速率；在微生物与酶系统适应性方面，微生物群落的功能分化与演替，以及降解酶的表达与定位等因素共同调控微塑料降解；而在环境条件方面，温度、pH值、含水率、光照、氧气水平和营养盐供给等因素可分别作用于聚合物链段运动、化学水解过程、酶活性和微生物代谢，并进一步影响胞外解聚产物的转化和矿化，从而决定其降解路径与速率。
结论与展望
生物可降解微塑料的降解是塑料结构、环境条件、微生物群落和酶系统共同驱动的多阶段过程。现有研究在降解阶段认知、关键水解酶结构和协同降解体系方面取得了重要进展，但在非受控环境中，塑料残留、微塑料化及中间产物积累仍是核心问题。当前面临降解效率不确定性强、实验室体系难以模拟真实生态过程、评价指标单一等挑战。未来应从多尺度机制整合、真实环境表征体系构建、酶工程与合成生物学应用以及全生命周期管理四方面推进，推动生物可降解微塑料向“可控降解、充分矿化和环境安全”转变。
本文出自
《分析测试学报》
2026年第7期
《第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术》
左右滑动阅读全文
通讯作者简介
涂晨，中国科学院南京土壤研究所副研究员。现任国际植物技术学会常务理事、中国土壤学会环境微塑料专业委员会委员兼秘书、江苏省新污染物防治专家委员会委员，InternationalJournal of Phytoremediation副主编，Eco-Environment& Health和《土壤学报》等青年编委。主要从事土壤复合污染过程与生物修复、环境微塑料与生物膜互作过程及微生物降解机制等研究。先后主持国家自然科学基金等科研任务10余项，发表学术论文100余篇，其中以第一/通讯作者发表论文40余篇，ESI高被引论文6篇，入选2023-2025年度“全球TOP2%高被引学者”；参与出版中英文著作10余部，获第一发明人授权发明专利10项（国际发明3项）。曾获中国土壤学会科学技术奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖和山东省科技进步奖二等奖等荣誉
随着传统塑料污染问题日益突出，生物可降解塑料被广泛应用于农用地膜、食品包装、餐饮具等领域。然而，“生物可降解”并不意味着其能够在自然环境中快速、彻底降解。在温度、湿度、氧气和微生物活性等条件不充分的情况下，生物可降解塑料可能发生表面侵蚀、脆化和破碎，进而形成并积累微塑料，对生态系统产生潜在风险。目前常见的生物可降解塑料主要包括聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等合成聚酯，聚羟基脂肪酸酯（PHA）等微生物合成聚酯，以及淀粉基复合材料。其在环境中的实际降解行为不仅取决于材料是否具有可降解性，还受到聚合物结晶度、分子量、化学组成、添加剂类型及环境条件等多重因素制约。现有综述多聚焦于单一塑料类型、特定降解菌株或某类降解酶，尚缺乏对生物可降解微塑料环境降解特征、酶促解聚机制及微生物协同降解过程的系统整合。
基于此，中国科学院南京土壤研究所骆永明研究员团队联合南京师范大学和陕西科技大学，系统综述了生物可降解微塑料的环境降解过程、关键降解酶作用机制、微生物协同降解体系及主要调控因素，并对未来研究方向提出建议。旨在为生物可降解微塑料的环境归趋解析、生态风险防控以及高效可控降解技术开发提供参考。
本研究得到国家自然科学基金项目（22241602，42577027，42530717）和土壤与农业可持续发展全国重点实验室重大项目（SKLSSA2502）资助，相关成果发表于《分析测试学报》2026年7期“第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术”第1416~1427页。
生物可降解微塑料的降解特征
生物可降解微塑料的降解遵循“生物退化、聚合物解聚、生物同化及矿化”四个递进阶段，是物理、化学与生物因素协同驱动的过程。微生物在微塑料表面定殖形成生物膜，诱发侵蚀与破碎；胞外水解酶作用于酯键使链断裂生成低聚物和单体；随后这些产物被微生物摄取代谢，最终转化为小分子气体、水和生物质。降解行为具有结构依赖性，无定形区优先降解，晶区相对富集。共混型微塑料常呈组分间异步降解特征。在表征过程中，为了揭示降解过程中的表面形貌、化学结构等微观变化，需将宏观方法（失重率、力学性能等）与微观技术（SEM、FTIR、GPC、色谱-质谱联用等）进行系统耦合分析。
图1 生物可降解微塑料的生物降解机制与影响因素
生物可降解微塑料的降解酶学机制
酶促解聚主要依赖脂肪酶、酯酶、蛋白酶等水解酶，多属于α/β水解酶超家族。生物可降解微塑料的酶促降解始于酶与固体聚合物底物的识别和结合。底物识别分三层面：一是表面吸附，酶通过活性中心周围疏水残基吸附于微塑料表面；二是底物结合区的几何匹配与构象调节；三是疏水相互作用、氢键、π-π堆积等非共价作用协同稳定结合。随后，微塑料由胞外酶与微生物协同作用，经过胞外解聚、跨膜转运、胞内代谢和最终矿化四个连续环节被进一步深度降解。协同机制涉及酶-酶互补（如PETase与MHETase接力）、酶-菌衔接和复合菌群生态分工三个层次。
表1 生物可降解微塑料及相关聚酯降解酶的来源、底物和反应特征
生物可降解微塑料降解速率的调控因素
生物可降解微塑料的降解速率受塑料性质、微生物适应性和环境条件三方面共同调控。在塑料性质方面，生物可降解微塑料自身的结晶度、分子量和添加剂组成等性质通过调控酶与水分子的吸附、扩散以及对聚合物链的切割来共同影响酶促降解速率；在微生物与酶系统适应性方面，微生物群落的功能分化与演替，以及降解酶的表达与定位等因素共同调控微塑料降解；而在环境条件方面，温度、pH值、含水率、光照、氧气水平和营养盐供给等因素可分别作用于聚合物链段运动、化学水解过程、酶活性和微生物代谢，并进一步影响胞外解聚产物的转化和矿化，从而决定其降解路径与速率。
结论与展望
生物可降解微塑料的降解是塑料结构、环境条件、微生物群落和酶系统共同驱动的多阶段过程。现有研究在降解阶段认知、关键水解酶结构和协同降解体系方面取得了重要进展，但在非受控环境中，塑料残留、微塑料化及中间产物积累仍是核心问题。当前面临降解效率不确定性强、实验室体系难以模拟真实生态过程、评价指标单一等挑战。未来应从多尺度机制整合、真实环境表征体系构建、酶工程与合成生物学应用以及全生命周期管理四方面推进，推动生物可降解微塑料向“可控降解、充分矿化和环境安全”转变。
本文出自
《分析测试学报》
2026年第7期
《第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术》
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通讯作者简介
涂晨，中国科学院南京土壤研究所副研究员。现任国际植物技术学会常务理事、中国土壤学会环境微塑料专业委员会委员兼秘书、江苏省新污染物防治专家委员会委员，InternationalJournal of Phytoremediation副主编，Eco-Environment& Health和《土壤学报》等青年编委。主要从事土壤复合污染过程与生物修复、环境微塑料与生物膜互作过程及微生物降解机制等研究。先后主持国家自然科学基金等科研任务10余项，发表学术论文100余篇，其中以第一/通讯作者发表论文40余篇，ESI高被引论文6篇，入选2023-2025年度“全球TOP2%高被引学者”；参与出版中英文著作10余部，获第一发明人授权发明专利10项（国际发明3项）。曾获中国土壤学会科学技术奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖和山东省科技进步奖二等奖等荣誉
随着传统塑料污染问题日益突出，生物可降解塑料被广泛应用于农用地膜、食品包装、餐饮具等领域。然而，“生物可降解”并不意味着其能够在自然环境中快速、彻底降解。在温度、湿度、氧气和微生物活性等条件不充分的情况下，生物可降解塑料可能发生表面侵蚀、脆化和破碎，进而形成并积累微塑料，对生态系统产生潜在风险。目前常见的生物可降解塑料主要包括聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等合成聚酯，聚羟基脂肪酸酯（PHA）等微生物合成聚酯，以及淀粉基复合材料。其在环境中的实际降解行为不仅取决于材料是否具有可降解性，还受到聚合物结晶度、分子量、化学组成、添加剂类型及环境条件等多重因素制约。现有综述多聚焦于单一塑料类型、特定降解菌株或某类降解酶，尚缺乏对生物可降解微塑料环境降解特征、酶促解聚机制及微生物协同降解过程的系统整合。
基于此，中国科学院南京土壤研究所骆永明研究员团队联合南京师范大学和陕西科技大学，系统综述了生物可降解微塑料的环境降解过程、关键降解酶作用机制、微生物协同降解体系及主要调控因素，并对未来研究方向提出建议。旨在为生物可降解微塑料的环境归趋解析、生态风险防控以及高效可控降解技术开发提供参考。
本研究得到国家自然科学基金项目（22241602，42577027，42530717）和土壤与农业可持续发展全国重点实验室重大项目（SKLSSA2502）资助，相关成果发表于《分析测试学报》2026年7期“第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术”第1416~1427页。
生物可降解微塑料的降解特征
生物可降解微塑料的降解遵循“生物退化、聚合物解聚、生物同化及矿化”四个递进阶段，是物理、化学与生物因素协同驱动的过程。微生物在微塑料表面定殖形成生物膜，诱发侵蚀与破碎；胞外水解酶作用于酯键使链断裂生成低聚物和单体；随后这些产物被微生物摄取代谢，最终转化为小分子气体、水和生物质。降解行为具有结构依赖性，无定形区优先降解，晶区相对富集。共混型微塑料常呈组分间异步降解特征。在表征过程中，为了揭示降解过程中的表面形貌、化学结构等微观变化，需将宏观方法（失重率、力学性能等）与微观技术（SEM、FTIR、GPC、色谱-质谱联用等）进行系统耦合分析。
图1 生物可降解微塑料的生物降解机制与影响因素
生物可降解微塑料的降解酶学机制
酶促解聚主要依赖脂肪酶、酯酶、蛋白酶等水解酶，多属于α/β水解酶超家族。生物可降解微塑料的酶促降解始于酶与固体聚合物底物的识别和结合。底物识别分三层面：一是表面吸附，酶通过活性中心周围疏水残基吸附于微塑料表面；二是底物结合区的几何匹配与构象调节；三是疏水相互作用、氢键、π-π堆积等非共价作用协同稳定结合。随后，微塑料由胞外酶与微生物协同作用，经过胞外解聚、跨膜转运、胞内代谢和最终矿化四个连续环节被进一步深度降解。协同机制涉及酶-酶互补（如PETase与MHETase接力）、酶-菌衔接和复合菌群生态分工三个层次。
表1 生物可降解微塑料及相关聚酯降解酶的来源、底物和反应特征
生物可降解微塑料降解速率的调控因素
生物可降解微塑料的降解速率受塑料性质、微生物适应性和环境条件三方面共同调控。在塑料性质方面，生物可降解微塑料自身的结晶度、分子量和添加剂组成等性质通过调控酶与水分子的吸附、扩散以及对聚合物链的切割来共同影响酶促降解速率；在微生物与酶系统适应性方面，微生物群落的功能分化与演替，以及降解酶的表达与定位等因素共同调控微塑料降解；而在环境条件方面，温度、pH值、含水率、光照、氧气水平和营养盐供给等因素可分别作用于聚合物链段运动、化学水解过程、酶活性和微生物代谢，并进一步影响胞外解聚产物的转化和矿化，从而决定其降解路径与速率。
结论与展望
生物可降解微塑料的降解是塑料结构、环境条件、微生物群落和酶系统共同驱动的多阶段过程。现有研究在降解阶段认知、关键水解酶结构和协同降解体系方面取得了重要进展，但在非受控环境中，塑料残留、微塑料化及中间产物积累仍是核心问题。当前面临降解效率不确定性强、实验室体系难以模拟真实生态过程、评价指标单一等挑战。未来应从多尺度机制整合、真实环境表征体系构建、酶工程与合成生物学应用以及全生命周期管理四方面推进，推动生物可降解微塑料向“可控降解、充分矿化和环境安全”转变。
本文出自
《分析测试学报》
2026年第7期
《第二十八届中国科协年会学术论文专刊——纳米毒理化学与纳米生物技术》
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通讯作者简介
涂晨，中国科学院南京土壤研究所副研究员。现任国际植物技术学会常务理事、中国土壤学会环境微塑料专业委员会委员兼秘书、江苏省新污染物防治专家委员会委员，InternationalJournal of Phytoremediation副主编，Eco-Environment& Health和《土壤学报》等青年编委。主要从事土壤复合污染过程与生物修复、环境微塑料与生物膜互作过程及微生物降解机制等研究。先后主持国家自然科学基金等科研任务10余项，发表学术论文100余篇，其中以第一/通讯作者发表论文40余篇，ESI高被引论文6篇，入选2023-2025年度“全球TOP2%高被引学者”；参与出版中英文著作10余部，获第一发明人授权发明专利10项（国际发明3项）。曾获中国土壤学会科学技术奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖和山东省科技进步奖二等奖等荣誉
