轮胎微塑料对微藻及滨海沉积物的生态毒性机制研究
轮胎微塑料（TMPs）是最为常见的热固性聚合物，是环境微塑料（MPs）的一种重要的类型。海岸带环境是TMPs的巨大存储库，海洋生物可能已经或正在遭受TMPs污染的危害。目前TMPs对于滨海海洋生物及沉积物影响的研究不多，尚不清楚TMPs在海岸带环境中的潜在生态毒性效应及机制。本研究以TMPs为研究对象，首先研究不同浓度和不同老化手段的TMPs颗粒及其淋溶液对微藻的生长和生理的影响，其次探究TMPs对滨海沉积物微生物群落组成和功能的影响。具体内容如下： 选择三角褐指藻作为受试生物，将常见汽车轮胎中产生的TMPs作为研究对象，研究不同浓度TMPs暴露对三角褐指藻在7天内的生长和生理的影响。主要研究结果如下：第7天时浓度为0.6mg·L-1的TMPs暴露下三角褐指藻的藻密度相对于对照组提高了15％，而15mg·L-1的TMPs暴露下藻密度相对于对照组降低了32%，产生“低促高抑”的作用效果，即随着TMPs浓度的增加，三角褐指藻的藻密度呈现出先增加后降低的趋势。三角褐指藻受到TMPs胁迫后的第4天叶绿素a含量、光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）以及超氧化物歧化酶（SOD）的活力变化较为明显；第7天时TMPs低浓度处理组各项生理活动基本恢复到对照水平，但高浓度TMPs胁迫下的微藻各项生理活动仍低于对照组，说明高浓度TMPs暴露可能对微藻造成不可逆的影响。 在此基础上，研究不同老化方式的TMPs（紫外照射、不同浓度氧化剂）及其相应淋溶液对三角褐指藻在7天内的生长和生理响应。主要结果如下：TMPs老化后，表面变粗糙，褶皱增多，孔隙变大；老化后的TMPs的相较于原始TMPs对于三角褐指藻的生长抑制更加显著；不同老化方式的TMPs对于藻细胞的影响不同，老化TMPs的颗粒及产生的淋溶液具有相似的毒性效应，表明老化TMPs对微藻的影响可能与淋溶液中的可浸出添加剂有关。 选择滨海沉积物作为受试对象，研究不同浓度TMPs以及可浸出添加剂暴露对其微生物群落组成和功能的影响。具体结果如下：环境浓度下TMPs可以改变微生物群落结构组成、降低群落多样性并抑制沉积物中碳固定和碳降解、硝化、反硝化和硫循环等营养物质循环相关的功能基因；同浓度下TMPs颗粒及淋溶液对微生物群落多样性、群落结构和功能的影响是相似的，说明微生物群落结构、多样性和功能的响应主要归因于可浸出添加剂；沉积物孔隙水中5种重金属（砷、铜、钴、锰、锌）以及6种有机化合物（苯乙酮、4-甲基苯胺、苯并噻唑、乙酸十八烷基酯、N-环己基甲酰胺和二环己胺）的浓度与本研究中的TMPs暴露浓度之间呈正线性关系，表明这些化合物可以从TMPs颗粒释放到沉积物环境中；硝化、反硝化相关功能基因丰度降低，但硫酸盐还原细菌（如脱硫菌和脱硫杆菌）相对丰度的增加说明可浸出添加剂可以刺激或抑制某些具有生态功能的细菌来影响微生物群落功能。综上TMPs可以在沉积物环境中释放多种淋溶性添加剂，并通过释放这些化合物导致微生物群落结构的改变、微生物多样性的丧失以及C、N和S等营养元素循环相关的功能改变。
海洋污染;微塑料;滨海沉积物;微藻;生态毒性
烟台大学
硕士
环境科学与工程
丁晶
2023
中文
X55
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）