Nature Water | 生物污损和微生物如何改变淡水中的塑料命运
2026-08-03 16:01:06 作者:CoatTech科技 来源:CoatTech科技 分享至:

 

淡水既是陆源塑料进入海洋的重要通道,也可能成为塑料的长期蓄积场所。针对既往研究多聚焦海洋环境和微塑料的问题,文章考察不同宏塑料制品的表面特征如何影响生物膜形成、微生物群落演替及其沉降命运。

研究者在模拟城市淡水生态系统的室内中宇宙中开展了为期12周的实验,选取杯、盖、塑料袋和吸管等8类完整塑料制品,涉及PP、PS、PE、HDPE和PLA等材料。在第2、4、8、12周,研究人员利用流式细胞术统计细菌、藻类和蓝细菌数量,通过16S rRNA扩增子测序分析群落组成,同时监测溶解氧、光照、pH和氮磷营养盐等水质指标。

结果表明,所有塑料表面均形成生物膜,其生长同时受到暴露时间和制品类型的影响。细菌和藻类在第8周达到数量高峰,蓝细菌则在第12周最高,显示出明显的微生物群落演替。表面较粗糙的PS杯盖和HDPE塑料袋具有更高的细胞密度。生物膜厚度约为0.8—22微米,其中藻类贡献约99%,是改变塑料浮力的主要因素。初始密度较大的PS盖和PLA杯入水后立即沉降,生物膜生长又促使HDPE及PE塑料袋下沉,最终8类制品中有6类发生沉降,说明生物污损会显著增强淡水系统对宏塑料的截留作用。

群落早期以变形菌门为主,部分潜在塑料降解菌最初较为丰富,但随后逐渐减少;可降解塑料与传统塑料之间未发现显著的群落差异,表明现实环境下微生物降解塑料的能力可能较为有限。方差分析显示,环境因素解释了31%的群落变化,高于时间因素的26%和塑料特征的24%;其中溶解氧、光照以及后期营养盐的影响最为突出。

上图表明不同塑料制品和不同时间段内排名前十的细菌门类的相对丰度。每个柱状图代表三次重复实验的平均值。每个柱状图显示了归类到不同门类的分类单元。“其他”类别代表所有相对丰度低于1%的分类单元。

总体而言,塑料表面性质主要决定生物膜生长与沉降行为,水质条件则更强地塑造微生物群落。该研究提示,沉降宏塑料可能长期积累于淡水和沉积物中,增加底栖生态风险。不过,由于实验限于单一地点和室内秋冬情景,其结论推广至不同气候、水动力及制品形态时仍需谨慎。

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