Journal of Environmental Health Engineering

fa نقش بیوفیلم‌های میکروبی و آنزیم‌های هیدرولازی-اکسیداتیو در تخریب زیستی میکروپلاستیک‌های خاک: پیشرفت‌های اخیر، راهبردهای نوظهور و چالش‌های پیش‌رو The Role of Microbial Biofilms and Hydrolytic–Oxidative Enzymes in the Biodegradation of Soil Microplastics: Recent Advances, Emerging Strategies, and Future Challenges تخصصي Special پژوهشي Research چکیده زمینه و هدف:  آلودگی خاک به میکروپلاستیک‌ها به‌عنوان یکی از مخازن اصلی تجمع این آلاینده‌ها، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی و سلامت اکوسیستم‌های خشکی محسوب می‌شود. با توجه به ناکارآمدی روش‌های فیزیکی و شیمیایی در مقیاس بزرگ، این مطالعه مروری با هدف بررسی جامع مکانیسم‌های زیست‌پالایی میکروبی (قارچی، باکتریایی و ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه) در خاک‌های آلوده به میکروپلاستیک و شناسایی شکاف‌های پژوهشی موجود انجام شد. مواد و روش‌ها: این مطالعه یک مرور نظام‌مند بر اساس راهنمای پریزما ۲۰۲۰ است. جستجوی مقالات از سال ۲۰۱۰ تا ژانویه ۲۰۲۵ در پایگاه‌های داده Scopus، Web of Science و PubMed با کلیدواژه‌های مرتبط با تخریب میکروبی میکروپلاستیک‌ها در خاک انجام شد. پس از غربالگری اولیه ۱۵۲ رکورد و حذف موارد تکراری و نامرتبط، ۳۴ مقاله کلیدی بر اساس معیارهای ورود (مطالعات تجربی با تمرکز بر مکانیسم‌های آنزیمی و میکروبی در خاک) انتخاب و تحلیل شدند. یافته‌ها: یافته‌ها نشان داد که قارچ‌ها (مانند Aspergillus spp.) از طریق آنزیم‌های اکسیداتیو (لاکاز، پراکسیداز) و باکتری‌ها (مانند Bacillus spp. و Pseudomonas spp.) از طریق هیدرولازها (لیپاز، استراز) و تشکیل بیوفیلم، قادر به دپلیمریزاسیون پلیمرهای مقاوم نظیر پلی‌اتیلن و پلی‌استایرن هستند. ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه علاوه بر تجزیه میکروپلاستیک‌ها، از طریق بهبود جذب عناصر غذایی به کاهش تنش گیاهی کمک می‌کنند. با این حال، شکاف عمیقی میان موفقیت‌های آزمایشگاهی و کارایی میدانی به دلیل عوامل محدودکننده‌ای نظیر pH خاک، نوسانات رطوبتی و رقابت میکروبی وجود دارد. نتیجه‌گیری: زیست‌پالایی میکروبی رویکردی نویدبخش با اثرات زیست‌محیطی نسبتاً کمتر نسبت به روش‌های شیمیایی برای پاکسازی خاک از میکروپلاستیک‌ها محسوب می‌شود، هرچند مقیاس‌پذیری و پایداری عملکرد آن در بازه‌های زمانی طولانی همچنان نیازمند شواهد تجربی بیشتری است. پژوهش‌های آینده باید بر توسعه کنسرسیوم‌های میکروبی مهندسی‌شده، بهینه‌سازی شرایط ریزوسفر و ارزیابی‌های میدانی بلندمدت متمرکز شوند تا میزان واقعی کاربردپذیری این فناوری در مدیریت آلودگی خاک با دقت بیشتری مشخص گردد. چکیده زمینه و هدف:  آلودگی خاک به میکروپلاستیک‌ها به‌عنوان یکی از مخازن اصلی تجمع این آلاینده‌ها، تهدیدی جدی برای امنیت غذایی و سلامت اکوسیستم‌های خشکی محسوب می‌شود. با توجه به ناکارآمدی روش‌های فیزیکی و شیمیایی در مقیاس بزرگ، این مطالعه مروری با هدف بررسی جامع مکانیسم‌های زیست‌پالایی میکروبی (قارچی، باکتریایی و ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه) در خاک‌های آلوده به میکروپلاستیک و شناسایی شکاف‌های پژوهشی موجود انجام شد. مواد و روش‌ها: این مطالعه یک مرور نظام‌مند بر اساس راهنمای پریزما ۲۰۲۰ است. جستجوی مقالات از سال ۲۰۱۰ تا ژانویه ۲۰۲۵ در پایگاه‌های داده Scopus، Web of Science و PubMed با کلیدواژه‌های مرتبط با تخریب میکروبی میکروپلاستیک‌ها در خاک انجام شد. پس از غربالگری اولیه ۱۵۲ رکورد و حذف موارد تکراری و نامرتبط، ۳۴ مقاله کلیدی بر اساس معیارهای ورود (مطالعات تجربی با تمرکز بر مکانیسم‌های آنزیمی و میکروبی در خاک) انتخاب و تحلیل شدند. یافته‌ها: یافته‌ها نشان داد که قارچ‌ها (مانند Aspergillus spp.) از طریق آنزیم‌های اکسیداتیو (لاکاز، پراکسیداز) و باکتری‌ها (مانند Bacillus spp. و Pseudomonas spp.) از طریق هیدرولازها (لیپاز، استراز) و تشکیل بیوفیلم، قادر به دپلیمریزاسیون پلیمرهای مقاوم نظیر پلی‌اتیلن و پلی‌استایرن هستند. ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه علاوه بر تجزیه میکروپلاستیک‌ها، از طریق بهبود جذب عناصر غذایی به کاهش تنش گیاهی کمک می‌کنند. با این حال، شکاف عمیقی میان موفقیت‌های آزمایشگاهی و کارایی میدانی به دلیل عوامل محدودکننده‌ای نظیر pH خاک، نوسانات رطوبتی و رقابت میکروبی وجود دارد. نتیجه‌گیری: زیست‌پالایی میکروبی رویکردی نویدبخش با اثرات زیست‌محیطی نسبتاً کمتر نسبت به روش‌های شیمیایی برای پاکسازی خاک از میکروپلاستیک‌ها محسوب می‌شود، هرچند مقیاس‌پذیری و پایداری عملکرد آن در بازه‌های زمانی طولانی همچنان نیازمند شواهد تجربی بیشتری است. پژوهش‌های آینده باید بر توسعه کنسرسیوم‌های میکروبی مهندسی‌شده، بهینه‌سازی شرایط ریزوسفر و ارزیابی‌های میدانی بلندمدت متمرکز شوند تا میزان واقعی کاربردپذیری این فناوری در مدیریت آلودگی خاک با دقت بیشتری مشخص گردد.   Background: Soil contamination by microplastics (MPs) poses a serious threat to terrestrial ecosystem health and global food security, with soil acting as one of the primary sinks for these pollutants. Given the limited large-scale efficacy of conventional physicochemical remediation methods, this systematic review aims to comprehensively examine microbial bioremediation mechanisms—fungal, bacterial, and those mediated by plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR)—in MP-contaminated soils, while identifying key research gaps. Methods: This systematic review was conducted in accordance with the PRISMA 2020 guidelines. A literature search was performed across the Scopus, Web of Science, and PubMed databases for studies published between 2010 and January 2025, using keywords related to microbial degradation of MPs in soil ecosystems. After screening 152 initial records and removing duplicate and irrelevant entries, 34 key articles meeting the inclusion criteria—experimental studies focused on enzymatic and microbial mechanisms in soil—were selected for in-depth analysis. Results: The findings indicate that fungi (e.g., Aspergillus spp.) rely on oxidative enzymes such as laccase and peroxidase, whereas bacteria (e.g., Bacillus spp. and Pseudomonas spp.) employ hydrolytic enzymes (lipase, esterase) together with biofilm formation to depolymerize recalcitrant polymers such as polyethylene and polystyrene. PGPR appear to serve a dual function, contributing to MP degradation while also enhancing plant nutrient uptake and stress tolerance. Nevertheless, a substantial gap remains between laboratory-scale efficacy and field-scale performance, largely attributable to environmental variables such as soil pH, moisture fluctuations, and microbial competition. Conclusion: Microbial bioremediation appears to be a promising approach with comparatively lower environmental impact than chemical remediation methods for addressing soil MP pollution, although its scalability and long-term stability require further empirical validation. Future research should prioritize the development of engineered microbial consortia, optimization of rhizosphere conditions, and long-term field trials to more accurately determine the practical applicability of this technology for soil pollution management.   میکروپلاستیک، زیست‌پالایی خاک، تجزیه میکروبی، ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه، آلاینده‌های نوظهور. Microplastics, Soil Bioremediation, Microbial Degradation, Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR), Emerging Contaminants. 45 65 http://jehe.abzums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-961-1&slc_lang=fa&sid=1 Hojjat Nadimi حجت ندیمی h_nadimi@razi.tums.ac.ir 100319475328460010857 100319475328460010857 Yes Fatemeh Mortezazadeh فاطمه مرتضی زاده fmortezazade0098@gmail.com 100319475328460010858 100319475328460010858 No Allahbakhsh Javid اله بخش جاوید allahbakhsh javid <ajavid.javid@gmail.com> 100319475328460010859 100319475328460010859 No Mohammadhadi Dehghani محمدهادی دهقانی hdehghani@tums.ac.ir 100319475328460010860 0009-0001-7516-8885 No