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上海市河道水体微塑料分布特征及塑料微珠对铜绿微囊藻的毒理研究

王婷  
【摘要】:微塑料作为环境中的新兴污染物,已经引起全社会的高度关注。塑料本身的耐降解性使得微塑料在自然环境中不断积累。目前,微塑料在水环境中的分布特征及其在水环境中聚集后所产生的生物效应,已逐渐成为环境领域的研究热点。当前,有关微塑料对浮游植物毒性作用的研究已陆续开展,然而,实验使用的浮游植物种类和微塑料类型等均存在差别,导致不同研究所得的结论也呈现多元化。为丰富上诉研究内容,本研究采用原位调查和室内模拟实验将结合的方式,探究微塑料在河道水体中的分布特征以及聚苯乙烯塑料微珠对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的毒性作用。研究内容及结果如下:(1)选取上海市作为研究区域,共设置65个采样点,对上海市河道水体微塑料分布特征进行调查研究;以采样点为中心,500m为半径,建立缓冲区,对缓冲区内的土地利用类型进行定量分析,同时结合采样点所在河流的宽度、水质状况等环境因子,开展综合分析。结果表明:上海市河道水体中普遍存在微塑料污染,微塑料的丰度范围为0.7–24.3 iterms/L。受点状污染源输入的影响,个别点位微塑料的丰度异常升高,除去这些点位外,河道水体的微塑料丰度的空间差异性较小。微塑料样品中纤维状的微塑料占据主导,约有72.7%。傅里叶显微红外光谱仪对微塑料聚合物类型进行检测,共测出十种塑料聚合物类型,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)占据最高比例,为37.17%,其次是聚丙烯(PP),占比12.91%。此外,这些“微塑料”颗粒物中,非塑料成分也占有相当大的比例,其中以棉花成分居多。微塑料丰度与采样点周围环境因子间的冗余分析(RDA)的结果显示:浮游植物的丰度(以叶绿素a表征)与微塑料形状(碎片)有密切关联,而河流宽度与微塑料的粒径大小有密切相关。(2)选取不同粒径大小的聚苯乙烯塑料微珠作为实验材料,淡水环境中常见的蓝藻铜绿微囊藻(M.aeruginosa)作为实验对象,探究暴露在不同粒径和浓度的塑料微珠条件下,铜绿微囊藻生理生态的变化特征。结果表明:暴露前期,塑料微珠对铜绿微囊藻生长的影响表现为抑制,在实验后期对铜绿微囊藻生长表现为促进,与对照组相比存在显著性差异(P0.01),塑料微珠处理组平均最大的生长促进率是80nm、50mg/L的处理组,达26.91%。实验周期内,铜绿微囊藻细胞暴露于塑料微珠的条件下,光合作用活性呈现出不稳定、易波动的状态,但整体上光合作用活性受到促进。丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶(SOD和CAT)的活性在整个实验周期内,表现出明显的双重性,即先增加后下降,实验结束时与对照组间的差异减小,80nm、100mg/L的处理组SOD活性高于所有实验组(P0.05)。(3)塑料微珠的作用下,各处理组胞外多糖含量处于下降趋势。实验结束时,各塑料微珠处理组的固着性胞外多糖(CPS)含量与对照组相比,表现出差异性(P0.05)。80nm粒径条件下,各浓度塑料微珠处理组与对照组相比,溶解性胞外多糖(RPS)的含量存在显著差异性(P0.01),其它粒径大小下,塑料微珠处理组与对照组间无明显差异。就群体形成状况而言,各塑料微珠处理组群体数量较多,与对照组存在差异性(P0.05)。实验结束时,80nm粒径条件下,各浓度处理组均出现大于100个藻细胞的超大群体。铜绿微囊藻藻毒素(MC-LR)浓度的测定结果显示:暴露于含有塑料微珠条件下,铜绿微囊藻细胞分泌藻毒素的水平受到促进。本研究从野外环境到实验室模拟实验,探究微塑料的野外分布模式以及对铜绿微囊藻间的影响,以期对微塑料的生态风险评估和污染防控提供立论依据和参考。


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