关键词： 微塑料   多环芳烃   斑马鱼   毒性作用  

摘要： 随着塑料的大规模生产应用,微塑料在环境中的分布也越来越多。微塑料是指小于5mm的塑料碎片。尽管已知对野生动物有危害,但每年向河流和海洋排放的塑料废物仍以惊人的速度增加。目前,在全球范围内均检测出微塑料的分布。不只是人口密集,人类活动丰富的地区,连人迹罕至的地区都检测出其存在。微塑料在自然环境中的快速积累在全球范围内引起了越来越多的关注,微塑料污染已经成为重大的环境问题。随着近年来对微塑料污染问题的不断报导,人们愈发关注其对生态系统的危害。微塑料能吸附持久性有机污染物、重金属离子等污染物。有关微塑料与多环芳烃的联合毒性研究比较少。本研究调查了广东沿海地区常见海洋生物体内微塑料丰度,并以斑马鱼为对象,探究微塑料和菲暴露的毒理学效应。主要结果如下: 1.在广东沿海常见海洋生物体内普遍检测到微塑料,丰度在1.20±0.84items/individual到3.20±1.30 items/individual之间。与其他地区的海洋生物相比,本次研究采集到的生物体内微塑料污染状况在中等水平。在本次的调查中,鲻鱼(Mugil cephalus)、金带细鲹(Selaroides leptolepis)、金线鱼(Nemipterus hexodon)的体内微塑料含量较高,而文蛤(Meretrix meretrix)、多齿蛇鲻(Saurida tumbil)、明虾(Fenneropenaeus chinensis)体内微塑料含量较低。纤维、颗粒、薄膜和微珠形态的微塑料均有测出,其中纤维为主,占61%。对微塑料的粒径分析可知,0.5mm的微塑料含量最多,占32%。对微塑料的颜色分析可知,蓝色,其次是黑色和透明色的最多。最常检测的成分是人造丝,占61%。 2.菲是多环芳烃的一种。在这项研究中,斑马鱼(Danio rerio)暴露于3 mg/L的聚苯乙烯微塑料、0.2 mg/L的菲以及两者组合的浓度中。暴露12和24d后,测量了斑马鱼的体内微塑料含量,菲积累量,抗氧化相关的酶活性和相关基因表达,免疫相关基因表达以及肠道菌群。菲和微塑料的积累随暴露时间的增加而增加,并且积累量在联合暴露组中也比单一暴露组更多。抗氧化酶活性与免疫和抗氧化酶相关基因的组合分析表明,单独暴露会引起斑马鱼的氧化应激,最终提高免疫相关基因和氧化应激相关基因的表达,而联合暴露会加剧这些变化。对斑马鱼肠道微生物群落分析表示,与对照组相比,三个暴露组中Bacteroidetes和Firmicutes菌落的增加可能表示斑马鱼代谢功能受损,与疾病相关的Acinetobacter菌群的增加可能提示着斑马鱼的健康受到危害。总体而言,我们的研究表明,微塑料可增强菲的毒性,并且两者具有协同作用。 3.纳米塑料是介于1至100 nm之间的纳米级微塑料。它们的小尺寸使它们具有生物可利用性,并且它们很可能积累/吸收持久性有机污染物,这可能会增加它们的毒性。我们评估了纳米塑料和菲对斑马鱼早期生命阶段的影响。斑马鱼胚胎暴露在荧光纳米塑料颗粒中,并用荧光显微镜观察。聚苯乙烯纳米塑料(80nm)附着在胚胎绒毛膜上,当斑马鱼受精后达到144h,即它们第一次开口的时间,通过其肠道中的荧光观察到它们被摄入。单独暴露或与菲混合暴露,导致斑马鱼心包水肿、脊柱弯曲、胚胎心率增加、全长缩短、死亡率增加。5 mg/L纳米塑料和0.1 mg/L菲的共同暴露对斑马鱼胚胎的全长、致畸性和死亡率造成的负面影响比单次暴露的相应浓度更大。该研究提供了明确的证据,表明纳米塑料可以被斑马鱼幼鱼摄取,因此未来评估毒理学效应的工作对海洋野生动物管理具有重要意义。

关键词： 微塑料   海洋污染   污染防治   国际法  

摘要： 微塑料作为塑料的衍生物,在近年来对海洋环境的负面影响愈加强烈。事实上,向海洋过度排放塑料制品致使微塑料污染已经违反了现存的国际法。在国际公约与协定层面,《伦敦倾废公约》、《国际防止船舶造成污染的公约》、《联合国海洋法公约》、《巴塞尔公约》、《斯德哥尔摩公约》都是具有强制力的法律文件;在区域性条例层面,《赫尔辛基公约》、联合国环境规划署区域海洋项目下的区域条约、《保护东北大西洋海洋环境公约》都为海洋微塑料污染防治贡献了在区域性国际立法层面的法律基础;在软法性国际文件及国际行动层面,保护海洋环境免受陆源污染全球行动计划、檀香山战略、联合国大会都为防治污染行动提供了指引性纲领。然而上述国际法体系在实际执行中存在诸多困境,如体系化与专业性立法缺失、各国对于海洋微塑料污染防治的法律义务履行程度不一、现有立法执行机制缺乏等。正因如此,国际社会应自觉遵守国际公约与联合国的引导,援引国际法的道德力量,我国应完善相关法律法规,加大政策支持。只有每一个国家都行动起来,才能有效防治海洋微塑料污染,改善地球环境。

关键词： PET微塑料   炮仗花珊瑚   致病菌   内生菌   代谢组学  

摘要： 塑料时代开启之后,塑料被广泛用于各个领域,塑料制品随处可见,随之而来的是全球环境问题。由最先备受关注的“白色污染”,到如今的全球研究热点——微塑料污染。微塑料(Microplastics,MPs)是指粒径小于5 mm的塑料碎片、颗粒或纤维。MPs在海洋生态系统中无处不在,成为了海洋新型污染物。珊瑚礁生态系统是海洋中最典型的生态系统,被称之为“海洋中的热带雨林”和“海洋之肺”。然而在全球气候变化和人类活动增加的双重压力下,珊瑚礁出现了白化现象,大量珊瑚死亡。其中,温室效应和环境污染是引发珊瑚白化的主要原因。现已有研究报道,在国内外的珊瑚礁生态系统中都出现MPs污染,且在野生珊瑚体内检测到MPs,以及室内实验也已证明珊瑚会摄入MPs。由于MPs尺寸小,比表面积大,具有很强的吸附能力,使其成为环境中有机污染物、重金属和病原体等有害物质的极好定殖地(汇)和传播载体,进而使其毒性增加。目前已有很多关于MPs与重金属、有机污染物的复合毒性,MPs与其表面生物膜的复合毒性还未有报道。MPs表面生物膜可能积聚许多病原体,增加珊瑚疾病的可能性。但关于珊瑚礁生态系统水环境中MPs表面生物膜的物种组成和分布的研究未有报道,MPs及其表面致病菌对珊瑚的复合毒性也未见报道。因此,本研究先研究珊瑚礁生态系统水环境中MPs表面生物膜的细菌群落的组成和分布,并从中分离出致病菌,最后研究MPs与致病菌对炮仗花珊瑚的毒性效应,为MPs对珊瑚的毒理学研究提供了一个新的方向,为MPs的毒理学研究提供了基础数据。本研究的主要研究内容及结果如下: 1、珊瑚礁水环境中MPs表面生物膜的物种组成和分布 为了尽可能贴近真实值,采用自然培养法,将海洋中常见的九种MPs直接放置在四个不同的珊瑚区(3个人工养殖珊瑚区和一个野生珊瑚区)中培养生物膜。培养2周后取出,利用扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)观察生物膜的特征,通过16s r RNA测序分析MPs表面生物膜群落的物种组成和分布。结果表明,MPs表面生物膜的物种组成和丰度分布与周围海水有显著差异。MPs的类型和放样点是影响生物膜群落结构的重要因素。与海水样品相比,MPs富集某些优势菌,如弧菌科(Vibrionaceae)、红杆菌科(Rhodobacteraceae)、黄杆菌科(Flavobacteraceae)、微细菌科(Microtrichaceae)和鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)。其中,弧菌科、红杆菌科和黄杆菌科与石珊瑚的组织损伤密切相关,弧菌也是珊瑚白化的主要病原体。此外,在MPs生物膜上还检测到假单胞菌(Pseudomonas)和噬菌蛭弧菌(Bdellvibrio)。培养后的MPs的SEM图可以清楚地观察到大量杆状细菌和链球菌。 2、微塑料与弧菌对炮仗花珊瑚毒性效应的研究 由于目前报道的关于珊瑚疾病的病原菌大多数都是弧菌,而聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是九种微塑料里面富集弧菌的丰度是最高的,所以本实验利用弧菌选择培养基(TCBs)从在珊瑚区培养两周后的PET上分离两株弧菌,分离纯化后,首先对这两株细菌进行革兰氏染色初步鉴定并确认是弧菌,最后通过16s r RNA测序进行菌种鉴定,结果为:一株是黄色菌落的Vibrio hyugaensis,另一株是绿色菌落的Vibrio agarivorans。不同浓度的PET(1、10、100 mg/L)、PET与弧菌复合体(单菌、双菌+100 mg/L PET,于2216E培养基25℃培养一周)对炮仗花珊瑚进行为期两周的喂养实验,并对炮仗花珊瑚进行内生菌和代谢组学分析。内生菌测序分析的结果表明,各组的Shannon指数和Simpson指数无明显差异,说明各组样本的物种多样性差异不显著;Chao1和Ace指数的组间差异趋势是一致的,DP组和P100组的Chao1和Ace指数显著降低,表明100 mg/L PET组和双菌+100 mg/L PET组的物种丰度显著降低。代谢组学分析结果:BC、C、P1、P10、P100五个组进行趋势分析,共有64个代谢物显著持续上调,相对应的氨基酸代谢、TCA循环、HIF-1信号通路、胰高血糖素信号通路和味觉传导等通路显著上调;48个代谢物呈持续下调趋势,这表明PET的浓度越高,对炮仗花珊瑚的影响可能越大。BC、C、P100、YP、GP、DP六个组进行趋势分析,共有100个代谢物持续显著上调,氨基酸代谢和生物合成、药物代谢、甲状腺激素生物合成、抗生素的生物合成和叶酸的生物合成等通路显著上调;34个持续下调代谢物,这表明PET与弧菌复合体的毒性可能高于同浓度的PET,且PET与双弧菌复合体的毒性可能强于PET与单弧菌复合体。以上结果表明,PET、PET与弧菌复合体都对炮仗花珊瑚的机体通路产生不

关键词： 海洋微塑料   国际法   联合国海洋法公约   海洋命运共同体  

摘要： 塑料在风力、水力和光照等其他自然作用之下,会被逐渐分解成体积更小的颗粒,即微塑料。随着微塑料不断进入海洋,其不仅会对海洋生态环境造成破坏,而且还会危害人类健康。在如此严峻的海洋微塑料污染之下,作为解决国际矛盾的国际法必须要予以及时规制。目前国际上已经有相关的可以用来间接规制海洋微塑料的硬法性公约和直接规制的软法性文件。但是它们本身存在无法克服的弊端,目前不能有效地解决海洋微塑料污染问题。因此,如何建立和健全海洋微塑料的国际法体系便成为国际社会的一个热点话题。本文在参考借鉴中外文献的基础上,研究了海洋微塑料污染的现状,分析了目前国际上用来制约海洋微塑料的硬法性公约和软法性文件内容,进而归纳和总结了现行海洋微塑料污染相关国际法的局限性,提出了相应可以完善的要点。中国作为《联合国海洋法公约》的重要缔约国之一,本着保护海洋环境、消除海洋污染的义务,需要为海洋微塑料污染国际立法作出自身的贡献。本文首先研究了“海洋命运共同体”理念在海洋微塑料污染管治中的适应性以及适用性问题;接着畅想了中国对外在帮助国际社会完善海洋微塑料污染国际立法方面可进行的努力;最后,针对国内关于海洋微塑料立法的现状,本文提出了相应的完善建议,以借此为国际立法积累经验,作出示范效应。

关键词： 微塑料   污水处理   序批式膜生物反应器   微生物群落  

摘要： 微塑料通常指粒径小于5mm的塑料颗粒,是一种新型污染物,其污染已经受到了普遍关注。城市污水处理厂是自然水体中微塑料的重要来源之一,然而目前对城市污水中微塑料污染及控制的研究比较缺乏。因此,本研究以添加微塑料的模拟城市污水为研究对象,采用序批式膜生物反应器(SMBR)工艺对其进行处理研究,通过活性污泥培养与驯化,对比添加微塑料前后系统运行状况,以及分析系统对微塑料的去除效率等,明确微塑料对SMBR系统的影响及其去除特征,为从源头控制微塑料污染的传播提供技术支撑。研究结果表明:在经过启动阶段的污泥培养与驯化后,活性污泥的污泥浓度(MLSS)增加至5106mg/L,对COD的去除率达到88.2%,对NH-N的去除率达到了87.9%,且污泥中的微生物丰度和优势菌种发生了明显变化,说明驯化后的污泥已适应本研究废水水质及序批式运行膜式。活性污泥性状分析结果表明,添加微塑料后,在短时间内会对活性污泥性能产生明显影响,使污泥浓度降低至3848mg/L,且污泥体积指数(SVI)增长至173.2,发生污泥膨胀现象,第8天后污泥沉降性能恢复至添加微塑料前的水平,污泥浓度恢复至4500mg/L左右,较添加微塑料前有所降低。SMBR系统处理效果分析结果表明,进水中微塑料添加量为每天10粒/L,添加微塑料后,系统对COD去除率暂时下降,从第7天开始恢复至添加微塑料前的水平;对NH-N的去除率维持在90%以上,对TN去除效果明显提升,出水亚硝酸盐氮浓度明显低于未添加微塑料前。微塑料去除分析结果表明,SMBR系统对微塑料的去除效果较好,微塑料的去除率可达到99.9%。微生物结构分析结果表明,添加微塑料会使污泥中微生物物种丰度和多样性降低,但添加微塑料后,Proteobacteria丰度明显增长,从50.29%增长至68.89%。从属水平上分析结果表明,微塑料的存在会使活性污泥中的好氧微生物优势菌种改变,但对大多兼性或专性厌氧菌的生长不会造成明显不良影响;添加微塑料会明显抑制具有短程硝化作用的Simplicispira的生长,其丰度从25.31%下降到4.26%。膜污染分析结果表明,添加微塑料会加快SMBR系统膜污染形成速率,加剧膜表面的污染程度。造成膜污染的主要原因是有机物和无机盐垢堵塞膜孔,且添加微塑料后,该程度更为严重,膜的有机污染较投加微塑料前明显加剧。添加微塑料后,膜表面上检测出的丰度大于1%的微生物的种类多于泥水混合液;生长繁殖受到微塑料抑制的微生物在膜表面丰度降低。

关键词： 土壤污染   聚乙烯微塑料   聚氯乙烯微塑料   微生物群落   高通量测序  

摘要： 微塑料（粒径小于5mm的塑料颗粒）污染是全球生态系统的主要环境问题之一。陆地生态系统作为世界上最大的塑料贮存点，土壤微塑料污染形势严峻。农田土壤中广泛存在的微塑料会直接影响作物产量、土壤生态系统安全及人类健康。然而，大部分研究较多关注水生生态系统中的微塑料污染，关于农田土壤中的微塑料污染情况，特别是不同类型的农田土壤中微塑料介导的微生物群落结构变化还未见报道。本研究在红壤和黑土中分别添加浓度为1%、7%的聚乙烯和聚氯乙烯微塑料颗粒（125μm），通过为期56天的微宇宙培养实验，分析微塑料添加对土壤理化性质、酶活性及参与碳氮磷循环过程功能基因丰度的变化;利用IlluminaMiSeq高通量测序技术，探究不同类型和浓度的微塑料处理对土壤细菌、真菌和原生动物群落结构的影响，以期为将来评估微塑料对土壤生态系统污染影响提供参考依据。结果表明：　　（1）PE和PVC处理显著增加了土壤溶解性有机碳含量，但降低了硝态氮含量，且PE处理的影响程度大于PVC处理，高浓度大于低浓度。而氨态氮和速效磷含量随不同类型土壤的变化较大。此外，PE和PVC处理显著影响了除纤维素酶外的其余酶活性和介导土壤养分循环的关键功能基因丰度。Spearman相关性分析结果表明，土壤理化因子、酶活性与功能基因丰度之间的关系随塑料类型和土壤类型变化，且PE处理的影响效果大于PVC处理。　　（2）PE和PVC处理对土壤微生物群落结构的影响显著，且影响程度随塑料类型和浓度变化。此外，PE和PVC处理改变了土壤微生物群落组成，高浓度微塑料添加对土壤微生物群落结构的影响最显著。原生动物功能类群分类结果显示，PE和PVC处理改变了光养型和食细菌型原生动物的比例，且影响程度随土壤类型变化。多元置换方差分析结果证实，相比于细菌、真菌群落，原生动物群落对微塑料污染的响应更敏感。　　（3）网络拓扑分析结果表明，PE和PVC处理改变了土壤微生物群落共现网络结构，且PE7处理的影响最大。结构方程模型预测了影响微生物群落的重要因子，进一步证实微塑料处理显著降低土壤细菌群落多样性，而细菌群落多样性也对介导养分循环关键功能基因丰度产生了负面影响。此外，理化因子是降低土壤原生动物群落多样性的显著因素，黑土真菌群落多样性也受理化因子抑制。　　综上所述，微塑料添加改变了土壤理化性质、酶活性和介导土壤养分循环的关键功能基因丰度，并显著影响了微生物群落结构。其中，原生动物群落是对微塑料添加最敏感的微生物组分，可作为土壤变化最敏感的生物指标。

摘要： 在最近举行的欧洲肠胃病学术会议上,研究人员报告称,首次在人体粪便中检测到多达9种微塑料,它们的直径在50到500微米之间。这项研究表明,塑料会最终到达人体肠胃。那么,它们是通过什么途径进入人体的?又会产生哪些危害呢?海洋中的微塑料被形象地称为海中"PM2.5"。研究表明,微塑料在海水、沉积物、海滩、生物介质内均存在,从近海到大洋,从表层到深海,甚至在人迹罕至的南北极均有发现。

关键词： 海洋污染   微塑料   大型藻类   指示生物   生态响应  

摘要： 微塑料是指粒径＜5mm的塑料颗粒，在海洋环境和海洋生物中广泛存在，引起国内外重视。本研究以南黄海为研究区域，通过在绿潮爆发期间跟踪漂浮浒苔的迁移过程，对微塑料的丰度变化进行追踪调查，研究绿潮爆发过程中微塑料的负载、转运和迁移作用。结果表明，漂浮和定生浒苔中微塑料的丰度为0.83±0.95个/g（鲜重）和0.49±0.53个/g（鲜重），同时受到生活方式（F3,85=3.014，P=0.034）和地区（F1,85=4.320，P=0.041）影响。在漂浮态的浒苔中，微塑料的丰度是海水的595~3917倍，沿着黄海从南到北的迁移路径增加。微塑料的形态主要为纤维类，最常见的材质是PE。此外，本研究发现了浒苔捕获微塑料的四种机制，即缠绕、吸附、嵌入和包裹。实验室培养实验表明，0.025~25mg/L的PE颗粒不会影响浒苔相对生长速率和光系统II（PSII）的有效光化学效率或饱和光强，直到达到极高浓度（100mgL-1），这表示浒苔对微塑料具有很高的耐受性。由于巨大的生物量和绿潮的覆盖范围以及频率的增加，漂浮浒苔对微塑料的捕获可以改变微塑料在海洋中的空间和时间分布。　　2020年金潮爆发期间，对海面上漂浮的铜藻和浒苔进行了跟踪监测，并在12个站位点采集藻类样品，对其中微塑料的丰度和污染特征进行分析。结果表明，铜藻和浒苔中微塑料丰度分别为0.04±0.03个/g和0.15±0.09个/g。在12个站位点中，位于海州湾的三个站位点S10~S12的海水和海藻中微塑料丰度明显高于其它站位，近岸站位海水和海藻中微塑料丰度高于远岸站位。经过分析，海藻中微塑料丰度与离岸距离存在负相关，与海水丰度存在正相关。铜藻和浒苔中最常见的形态是纤维类，最常见的颜色是黑色和蓝色。相比于铜藻，浒苔中微塑料的形态特征更接近于海水。经分析，金潮爆发过程中两种海藻内微塑料的丰度处于较低水平。不同藻类富集微塑料的能力有所差异，可能与海水中微塑料的丰度、海藻宏观特征和海藻的生物量等因素有关，具体机制有待进一步分析。本文认为可以考虑将大型海藻作为应对海洋微塑料污染的有效清除方式。　　本文在海州湾选取三个断面，在紫菜养殖时期和非养殖时期分别采集不同大型海藻（紫菜Pyropiayezoensis、浒苔Ulvaprolifera、铜藻Sargassumhorneri、刚毛藻Cladophorasp.、裙带菜Undariapinnatifida和孔石莼Ulvapertusa），调查其微塑料分布特征。研究发现，养殖期紫菜中的微塑料丰度（0.17±0.08个/g，鲜重）高于非养殖期其他大型海藻（0.12±0.09个/g，鲜重），尤其是在近岸区域。同时，所有分离得到的微塑料中，纤维类在养殖期紫菜中（90.43%）和非养殖期其它大型海藻中（84.46%）均为最常见的塑料形态。经过红外分析，大型海藻中的微塑料材质与养殖器具高度相似。经调查发现，紫菜养殖器具每年向环境释放约1037t塑料，在养殖和非养殖时期，海水中微塑料的丰度分别为1.04±0.32和1.86±0.49个/L。两个时期微塑料丰度的差距可归因于培养时期高生物量植物的捕获和非养殖时期连续的塑料释放。研究表明，紫菜的养殖器具可能是重要的微塑料来源。　　为进一步探究大型藻类中微塑料的生态响应，选择大型海藻资源丰富的海州湾作为研究区域，探究海州湾潮间带沉积物及典型沉积物生物——沙蚕中微塑料的积累效应。2018年7月于海州湾潮滩设置3个断面共9个站位，研究海州湾潮滩沉积物中以及沙蚕体内微塑料的丰度和形态特征，并探讨了沉积物和沙蚕体内微塑料的来源。结果表明，潮滩沉积物中微塑料的平均丰度为0.49±0.17个/g，最高比例的形态和颜色类型分别为纤维和黑灰色，材质以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚酯纤维（polyester，PET）和聚苯乙烯（polystyrene，PS）为主。沙蚕中微塑料检出率为77.78%~86.67%，平均丰度为6.68±2.21个/个体，形态以黑色或蓝色小纤维为主，主要材质同样为聚乙烯和聚酯纤维，与大型海藻和海水中高度相似。与非大藻养殖海滩相比，海州湾潮滩沉积物中的微塑料的重要来源之一是紫菜养殖，并且，养殖活动令该区域沉积物和沙蚕中微塑料表现为较高的积累效应。通过对0~3mm范围内的微塑料各项特征分析发现，沉积物与沙蚕中的微塑料丰度、形态组成和材质组成显著相关，表明沙蚕会摄取沉积环境中的微塑料，存在与沉积物之间的微塑料交换。　　此外，选择坛紫菜壳孢子作为样品，选择1μm和80nm两个粒级的PS（聚苯乙烯）微球并分别设置5个不同的浓度梯度：0.02，0.1，0.5，2.5和10mg/L，研究其对壳孢子萌发过程中萌发率、萌发率的绝对增长速率、幼苗总数、细胞总数、平均细胞数、幼苗存活率、幼苗生长速率和比生长速率的影响

关键词： 微塑料   傅里叶变换红外光谱(FTIR)   表面增强拉曼光谱(SERS)   滇池水   玉米种子   萌发  

摘要： 微塑料作为一类新型的全球性环境污染物,近年来引起了广泛关注。对微塑料在水环境及土壤环境中的污染研究,以及对生物生长生存影响研究具有重要的意义。本文采用傅里叶红外光谱(FTIR)与表面增强拉曼光谱(SERS)对微塑料进行研究,探索一种识别滇池水体微塑料污染的有效方法,研究了微塑料对种子萌发的影响。主要工作如下:1.为获得有较好SERS性能的基底,金纳米粒子(AuNPs)是将柠檬酸钠作为还原剂和保护剂还原制得,并通过改变柠檬酸钠的量得到4种不同粒径大小的AuNPs。考察了4种AuNPs的形貌、UV-vis、SERS活性、重现性、稳定性之间的差异,其中45 nm AuNPs测试拉曼增强效果最好。探讨了PH条件对AuNPs SERS增强效果的影响,以R6G探针分子实验,发现PH由小变大过程中R6G探针分子从以开环形式存在的质子化到以闭环形式的去质子化,分子于AuNPs表面的夹角逐渐变大,致使与苯环连接的C-N键及芳香环C-C键伸缩振动受到干扰,且酸性条件下与C-C和C-N频率之间存在线性关系。2.选用Na Cl作聚合剂,AuNPs作为增强基底,利用SERS可以有效的检测微米级微塑料,对拉曼信号有一定的增强作用,对荧光有较好的抑制作用。通过SERS检测发现添加适量浓度聚合剂以及保持样品与聚合剂1:1比例下可有效检测水环境中低浓度微塑料,SERS光谱特征峰强度在一定范围内随微塑料浓度呈现线性变化。这为今后低浓度微塑料和纳米塑料的快速检测提供了更多可能性。滇池湖泊微塑料丰度大约为1.88±0.27 n/L;滇池湖泊水中微塑料主要体现出颗粒、碎片,透明,小尺寸的特点;聚乙烯及聚丙烯为水体微塑料污染成分的主体。证明水体微塑料确实吸附多种物质,颗粒状与纤维状吸附能力较薄膜强。3.研究了微塑料对玉米种子生长的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对聚乙烯微塑料(m PE)、聚苯乙烯微塑料(m PS)进行了表征,并对复合微塑料的种子进行了研究。采用曲线拟合和主成分分析相结合的方法对贮藏物质的动员情况进行了分析。结果显示,玉米种子在PE、PS暴露下的发芽率、抑制率和芽长整体出现“低浓度促进,高浓度抑制”的趋势;m PE对玉米种子活力指数抑制程度更强;红外光谱检测反映出玉米种子的主要贮藏物质为淀粉、蛋白质和脂肪;二维相关红外光谱(2D-IR)研究表明不同微塑料复合污染后萌发种子的自动峰和交叉峰数目、位置和强度存在明显差异,说明萌发过程中不同营养物质动用不同。通过拟合多糖及蛋白质光谱范围,发现糖原、直链淀粉和支链淀粉是影响种子萌发的主要因素,其中高浓度微塑料和m PE复合条件下对这些贮藏物质的影响显著,在对玉米种子生长影响中营养物质蛋白质β-折叠结构部分起到主导作用;主成分分析(PCA)可以识别暴露不同类型、不同浓度微塑料的萌发种子。

关键词： 微塑料   双壳贝类   毒理效应   组学   脂质代谢  

摘要： 微塑料在海洋环境中无处不在,且由于其体积较小,可被多种海洋生物摄取,从而对海洋生物造成不利影响。因此,微塑料污染已引起世界各国越来越多的关注。据以往研究报道,我国沿海地区微塑料污染较严重,其中渤海尤为突出。然而,渤海区域微塑料污染特征尚未完全揭示。莱州湾是渤海的一个典型海湾,湾内河流众多,包括中国第二大河——黄河等20余条河流。莱州湾周边快速的城市化和工业化发展,以及大规模筏式水产养殖和温室蔬菜种植基地,导致各种污染物大量输入。由于微塑料体积小且可获得性高,因此会与海洋生物发生相互作用。目前,有很多室内暴露实验研究海洋环境中微塑料的生物可利用性,探讨微塑料对海洋生物的潜在影响。然而,多数暴露实验使用球形、单一聚合物和尺寸精确的商品化微塑料,并且所选择的暴露浓度通常远高于沿海水域中实际的微塑料浓度。此外,这些研究中使用的微塑料粒径小于野外环境中的实际样品,且未考虑环境微塑料样品通常以不同的尺寸存在。近年来,由于海洋双壳类生物广泛存在,且具有较强的滤水性和可食用等特点,其富集微塑料的问题受到人们的广泛关注。前期研究已经证实了微塑料在世界各地双壳类动物中的富集及其对这些生物的潜在毒性。然而,目前还缺乏对不同生态位的双壳类动物暴露于微塑料的比较研究。因此,本研究首先调查了莱州湾58个站位的表层水和沉积物、31个站位的鱼类以及养殖长牡蛎(Crassostrea gigas)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)和栉孔扇贝(Chlamys farreri)中的微塑料污染。然后以长牡蛎、菲律宾蛤仔和栉孔扇贝为研究对象,探讨了典型微塑料(聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的两种浓度(10和1000μg/L)对双壳贝类的毒性效应及其作用机制,并运用综合生物标志物响应指数法(IBR)和证据权重(WOE)模型评估了微塑料对双壳贝类的潜在毒性风险。此外,利用代谢组和蛋白质组技术,分析了牡蛎消化腺组织对微塑料的响应情况,从分子水平上提供了PE和PET微塑料对牡蛎的毒性效应。研究结果如下:(1)微塑料在莱州湾分布广泛,形状以纤维为主。无论在表层水或沉积物中,微塑料的丰度在不同地区之间均无显著差异,表明海湾中存在多种微塑料污染源。空间热点(Getis-Ord Gi*)分析表明,微塑料污染主要集中在莱州-潍坊地区,而该地区又主要受洋流动态的影响。虽然沉积物中微塑料的空间分布与表层水不同,但也受到地形、水文和人类活动的影响。表层水中最常见的聚合物为PET,而在沉积物中则为玻璃纸(CP),这表明这些微塑料具有不同的沉降过程。低密度微塑料(PE和聚丙烯(PP))在表层水中的比例约为19.9%,但这些微塑料在沉积物中仅占约1.7%,表明低密度微塑料颗粒能够迁移至外海。微塑料在表层水、沉积物和鱼类之间的形状、大小和聚合物类型上存在显著差异(p<0.05)。聚类分析表明,孤东、黄河口和莱州-潍坊地区是微塑料的三个来源地,微塑料可能来源于河流输入、塑料回收和海洋筏式养殖。此外,远岸站点的沉积物中微塑料多样性更高,表明这些站点接收的微塑料有多个来源。本研究中,微塑料丰度在双壳贝类中存在较大差异,菲律宾蛤仔是单位重量软组织中微塑料丰度最高的物种,而牡蛎是单位个体中微塑料丰度最高的物种。造成这种现象的原因可能与生物个体大小、摄食机制以及环境中微塑料污染程度有关。本研究结果揭示了莱州湾微塑料污染的特征,将为该海域微塑料污染的风险评估和源头控制提供重要数据支撑。(2)在本研究中,在两种暴露浓度下,在长牡蛎的鳃和消化腺组织中均观察到了PE和PET微塑料的富集,证实了生物体对微塑料的摄入。PE和PET微塑料暴露后,牡蛎的摄食率和呼吸率下降,并诱导了氧化应激。此外,PE和PET微塑料都抑制了牡蛎的脂质代谢,而能量代谢酶的活性则被激活。同时,还观察到暴露的牡蛎出现消化管坏死、组织间质减少以及鳃丝上皮细胞溶解、鳃尖上皮细胞瓦解等组织病理学损伤。综合生物标志物反应(IBR)和证据权重(WOE)模型结果均表明,微塑料毒性随着浓度的增加而增大,且PET微塑料对牡蛎的毒性作用大于PE微塑料。研究结果可为揭示环境相关浓度微塑料对海洋双壳类动物的影响提供新认识,为评估现实条件下微塑料的生态风险提供数据支撑。(3)代谢组学分析表明,微塑料暴露导致牡蛎代谢谱的发生改变,从而引起能量代谢和炎症反应发生变化。对差异蛋白质的KEGG富集分析表明,微塑料暴露主要干扰了牡蛎的“花生四烯酸代谢”、“亚油酸代谢”和“甘油磷脂代谢”过程。基因本体(GO)富集分析表明,微塑料对氧化-还原过程、脂类代谢过程和磷酸戊糖途径均有影响。此外,微塑料暴露后,与脂质、有氧代谢以及细胞凋亡途径相关基因的m RNA表达量显著增加。可见,微塑料可以改变牡蛎的脂质和葡萄糖代谢过程。研究结果可以从分子水平上揭