生物降解塑料被广泛视为缓解海洋微塑料污染的环保替代材料，然而其在海洋环境中长期老化后与污染物的相互作用机制尚未得到系统评估。近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带水资源保护与可持续利用研究组（吕剑研究团队）取得重要科研突破，揭示了生物降解塑料海洋老化后的污染物吸附强化机制。研究团队发现，海洋环境下的生物降解塑料老化过程可引发微塑料表面加氧反应，并预吸附痕量污染物，进而驱动表面自组装形成超分子结构，最终强化污染物的吸附作用。这一发现为微塑料老化驱动海洋新兴复合污染机制提供了新见解。

科研人员以聚乳酸（PLA）微塑料为典型研究对象，开展了长期海洋环境模拟老化实验。结果显示，全新PLA微塑料（V-PLA）对菲（PHE）等污染物几乎无吸附能力，而经过36个月海洋生物老化的PLA微塑料（BA-PLA^36M），对菲的吸附容量大幅攀升至 94.5 μg/g；去除表面生物膜后，吸附容量进一步提升至102 μg/g。这一发现证实，驱动菲吸附的核心诱因是生物老化后的PLA表面重构，而非PLA附着的生物膜，精准厘清了两类关键因素的作用机制，打破了以往的认知误区。

图1 老化PLA吸附PHE机理图

为进一步阐明微观作用机理，研究团队结合密度泛函理论（DFT）计算与分子动力学模拟开展了机理验证。分析结果显示，长期海洋生物降解作用显著提升PLA微塑料表面含氧官能团（-C=O、-OH）含量，触发微量菲的初始吸附；而已吸附的菲会进一步诱导PLA微塑料表面发生原位重构，形成PLA-nPHE超分子结构，持续促进后续菲的吸附，形成“降解-吸附-重构-再吸附”的强化反应机制。

图2 DFT理论计算结果图

该研究有效填补了海洋环境中固相介质吸附固持污染物的理论空白，完善了生物降解塑料的海洋生态风险评价体系。相关成果发表于重要国际期刊Environmental Science & Technology，文章第一作者为烟台海岸带所博士后刘小桃和博士生冯月霞，通讯作者为吕剑研究员。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金项目、泰山学者工程专项及海洋负排放（ONCE）国际大科学计划的联合资助。

成果信息：

Liu Xiaotao, Feng Yuexia, Lu Jian, Wu Jun, Zhang Cui, Xiong Bitao.Biodegradation and surface reconfiguration triggered the adsorption-desorption of phenanthrene on biodegradable polylactic acid microplastics in the marine environment.Environmental Science & Technology. 2026, 60: 14161-14170. https://doi.org/10.1021/acs.est.6c01448.s001