微塑料降解菌群的筛选与性能研究

为探究微塑料降解菌群的降解性能及其对农作物种子发芽的影响,利用五点采样法于2020年9月采集北京市农林科学院长期覆膜样地土壤,通过富集培养法筛选获得一组微塑料降解菌群,命名为ZH-5,通过高通量测序技术和Biolog-Eco微平板法分析了ZH-5的组成多样性及生长特性,通过失重法、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱评估了ZH-5对微塑料的降解潜力,通过种子萌发试验探究了ZH-5对作物种子的毒性效应。结果表明：从土壤样品中筛选出的降解菌群主要由9门组成,包括94属,优势门中变形菌门（Proteobacteria）占比60.34%、放线菌门（Actinobacteriota）占比16.86%;主要菌属中新生螺旋菌（Noviherbaspirillum sp.）占29.81%、嗜氨菌（Ammoniphilus sp.）占16.28%、假单胞菌（Pseudomonas sp.）占11.76%。培养60 d后,ZH-5对聚乙烯的降解率达2.86%,对作物种子具有显著促生作用,与P0处理（未接菌液）相比,P1处理（接种稀释100倍菌液）对黄瓜、萝卜、甜瓜和香瓜根长的促生率分别为31.38%、108.13%、57.59%和223.03%。研究表明,ZH-5具有降解聚乙烯微塑料的潜力,在减轻微塑料对环境污染等方面具有一定的研究     

聚苯乙烯微球对菜心种子及幼苗的毒性效应

为查明微塑料对蔬菜等农作物种子发芽的生态毒性效应,研究了不同粒径(0.07、1μm和20μm)、不同浓度(125、250、500、750、1 000、1 500 mg·L~(-1)和2 000 mg·L~(-1))的聚苯乙烯微球(PS-MPs)对菜心种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明,不同粒径PS-MPs均对菜心种子发芽产生一定毒害作用。其中,0.07μm PS-MPs的毒性敏感性最强,20μm PS-MPs产生的毒性效应最大。菜心幼苗通过调节体内可溶性蛋白和可溶性糖含量来提高对PS-MPs的抗胁迫能力。此外,PS-MPs对菜心幼苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力整体呈现抑制作用,特别是在高浓度处理时均显著降低其活力(P0.05)。研究表明聚苯乙烯微球对菜心种子发芽和幼苗生长存在显著的毒性作用和粒径效应,其毒性作用机理涉及菜心对体内可溶性糖和蛋白质含量调节以及自身的氧化应激系统。     

沈阳周边农田土壤中微塑料组成与分布

为明确沈阳周边农田土壤微塑料的形态、物质组成及其空间分布特征,以沈阳周边农田土壤为研究区,共设置23个采样点,采集了84个土壤样品,采用密度分离浮选法提取出土壤中微塑料,利用光学显微镜以及热裂解气相色谱-质谱联用仪(Py-GC/MS),对土壤中的微塑料进行形态鉴定和定性定量分析。结果表明:研究区土壤中微塑料物理性状分为薄膜状、碎片状、纤维状和颗粒状;土壤中微塑料的浓度为217.30～2 512.18μg·g~(-1),平均值为1 327.69μg·g~(-1)。其中,聚乙烯(PE)微塑料的浓度最高,平均值为760.03μg·g~(-1);其次为聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),平均值分别为374.07μg·g~(-1)和193.59μg·g~(-1);土壤中微塑料浓度在空间上呈现出西部土壤(平均值1 569.59μg·g~(-1))东部土壤(平均值1 320.28μg·g~(-1))北部土壤(平均值1 217.56μg·g~(-1))南部土壤(平均值1 208.85μg·g~(-1))。土壤微塑料浓度从地表向下明显降低,从表层土壤(0～5 cm)的998.76μg·g~(-1)减少到深层土壤(20～30 cm)的193.00μg·g~(-1);不同的土壤种植模式对土壤微塑料浓度的影响明显,其中大棚土壤微塑料浓度较高,平均值为1 439.56μg·g~(-1),露天农田微塑料浓度平均值为1 187.76μg·g~(-1)。生菜、葡萄、黄瓜大棚种植以及露天农田覆膜玉米种植模式下土壤微塑料含量较高。研究表明,沈阳周边农田土壤中微塑料主要组成类型为PE、PP和PS,且随土层加深,土壤微塑料浓度明显降低。     

海洋生物微塑料检测方法及污染现状研究进展

海洋微塑料污染问题是全球研究热点,现有研究表明微塑料在海洋环境中无处不在,对海洋生态的威胁逐渐加重,伴随着海洋食品的兴起,人们也越来越重视微塑料污染对人体健康的危害。本文通过对海洋生物体内微塑料污染情况的概述,系统分析了微塑料对海洋生物造成的影响。主要针对微塑料检测的前处理方法以及组分的鉴定方法展开综述,对不同方法的优缺点进行比较,指出在微塑料检测研究中多种方法综合应用效果最佳。基于现阶段海洋微塑料的研究状况,从科学研究和管控方面讨论了目前研究中存在的问题,展望了未来的研究方向。     

分析技术在土壤微塑料研究中的应用现状

微塑料污染已成为环境领域研究的热点问题。受采样、前处理和分析技术的限制,现有研究中检测到的微塑料尺寸普遍较大。定量分析技术不够成熟,文献数据之间的可比性较差。复杂组分和表面附着物导致土壤微塑料的分析检测存在更大的挑战。为更好地掌握研究现状与发展趋势,本文从光谱分析、热分析、显微分析等角度分类,对土壤微塑料研究中的分析技术进行了解析、对比和总结。光谱分析对微塑料进行定性和数量统计,常见的有傅里叶变换红外光谱法和拉曼光谱法。热分析用于组分鉴定和质量分析,具体分为裂解气质联用和热重波谱联用。显微分析则对形貌和尺寸进行表征,包括光学显微镜和电子显微镜两种。提出微塑料分析技术越来越丰富,但是针对土壤微塑料的分析是一项复杂的工作。分析技术的标准化是评价和治理微塑料污染的关键;现有的土壤微塑料检测方法各有利弊。组合或联用技术的使用有望更高效、精准地实现对土壤微塑料定性定量分析;应从需要解决的科学问题出发,根据研究目的合理选择分析技术;部分分析技术在土壤微塑料的实际测定有待于进一步的探索与验证。     

不同土壤环境因素对微塑料吸附四环素的影响

为探究不同土壤环境因素对于微塑料吸附抗生素的影响,选用三种常见的微塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA),以四环素(TC)代表抗生素,通过批平衡试验来研究微塑料对TC的吸附行为和机理。研究发现,3种微塑料对TC的等温吸附方程均可用Langmuir方程进行拟合,其吸附能力为PEPSPA,最大吸附量分别为0.154、0.086、0.075 mg·g~(-1)。在中性条件下PE对TC的吸附量达到最大,pH对PA吸附TC影响较小,而PS在酸性条件下对TC的吸附量最大,且随着pH增加吸附量逐渐降低。不同浓度的Ca~(2+)和Mg~(2+)会影响微塑料对TC的吸附,且随着浓度的增加,吸附量逐渐降低。富里酸的存在抑制了TC在PE上的吸附,但低浓度的富里酸(1 mg·L~(-1))会促进PA和PS吸附TC。结果表明,不同微塑料对TC的吸附存在显著差异,且不同土壤环境因素明显影响了微塑料对TC的吸附行为,该结果为进一步研究和评估微塑料在土壤环境中的吸附行为奠定了基础。     

土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。     

微塑料对双酚A在鲤鱼肠道中累积及生长生理的影响

探明微塑料（MPs）对双酚A （BPA）在鱼类肠道中累积特征及鱼类生长生理的影响,本研究以黄河鲤鱼为模型生物,分析了0.5 μm聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）与BPA联合作用下鲤鱼肠道中微塑料及BPA的累积特征、鲤鱼生长及其抗氧化酶活性,以及它们之间的响应关系。结果表明：联合处理下鲤鱼肠道中的PS-MPs含量随时间呈线性增加,且随投加的微塑料浓度增加而增加,而PS-MPs累积速率随时间呈先增加后减小趋势,其中在BPA+PS（L）处理（1 mg·L^-1 BPA+20 μg·L^-1 PS-MPs）下,0.25 d时鲤鱼肠道中PS-MPs累积速率达到峰值（373.81 μg·g^-1·d^-1）,BPA+PS（H）处理（1 mg·L^-1 BPA+100 μg·L^-1 PS-MPs）下,则是在0.125 d达到最高（644.00 μg·g^-1·d^-1）。与单一BPA暴露相比,联合暴露下鲤鱼肠道中BPA累积量增加,与BPA （1 mg·L^-1 BPA）处理相比,BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼肠道中BPA含量分别提高了6.13%和9.74%,BPA累积速率分别增加了190.01%、373.80%。相较于对照处理,BPA处理和MPs与BPA联合处理均引起鲤鱼肠组织中超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、还原型谷胱甘肽（GSH）含量、丙二醛（MDA）含量增加,使体质量下降幅度减缓,其中BPA、BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼体质量（21 d）较对照处理分别下降1.22%、3.90%、4.33%。当微塑料投加量达到100 μg·mL^-1时,联合处理会增加鲤鱼肠道中SOD活性、CAT活性和GSH含量,抑制MDA产生,从而缓解MPs和BPA联合作用对鲤鱼造成的氧化损伤,并且减缓鲤鱼体质量下降。研究表明,微塑料的存在会增加双酚A在鲤鱼肠道中的累积,且两者联合作用对鲤鱼产生了协同毒理效应,导致鲤鱼生长速率减缓,体质量下降。     

微塑料对小鼠生长和小肠结构的影响

为了探究微塑料对生物体的生长特性及肠道结构的影响,选取微塑料聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)作为原料,分别按0.3%(3 g kg-1鼠粮)、3%(30 g kg-1鼠粮)两种浓度混合添加于昆白小鼠日粮。饲喂期间记录小鼠的体重、饮食行为,27 d后进行剖检并采集小肠(十二指肠、空肠、回肠)制成石蜡切片观察显微结构。结果表明:对照组与微塑料添加组小鼠饮食与精神状态均正常,对照组小鼠体重在整个饲喂周期内逐渐增加,微塑料添加组在饲喂的前期体重增加,但在后续大部分小鼠体重增长停滞,甚至下降。不论是PE或PS微塑料添加组,整个小鼠体重增长均显著慢于对照组(P<0.01),并呈现浓度依赖性,但两种微塑料相比没有显著差异。肠道显微结构表明,微塑料添加组小鼠出现小肠绒毛肿胀、结构破坏、杯状细胞减少、黏膜下层增生等现象。小鼠摄入微塑料导致小肠显微结构破坏,生长减慢。     

我国西北覆膜农田土壤微塑料数量及分布特征

采集甘肃和陕北9个县区27块长期覆膜农田的81份土壤样品，采用密度浮选分离和加热分析法，并结合显微镜扫描统计微塑料数量和面积。结果表明，西北覆膜农田土壤微塑料含量很高，地块之间差异极大，0~30 cm土层微塑料丰度5.8×10²~1.189×10⁴ pieces·kg^-1，平均（5.09±1.21）×10³ pieces·kg^-1，微塑料面积82~4 155 mm²·kg^-1，平均（1.04±0.20）×10³ mm²·kg^-1，微塑料大小平均0.19 mm²·piece^-1，最大7.11 mm²·piece^-1。按微塑料面积大小将其分为5个组，其中0~0.05 mm²·piece^-1和0.05~0.3 mm²·piece^-1组内的微塑料丰度分别占比38.8%和43.6%、面积分别占比8.7%和36.5%，0.3~0.6、0.6~1.0、>1.0 mm²·piece^-1组内的丰度占比分别为10.5%、4.6%和2.5%、面积分别占比22.1%、16.8%和15.9%，即农田微塑料丰度随颗粒变小而增加。随着地膜覆盖年限增加，土壤中小颗粒微塑料丰度和面积所占比例增加，微塑料大小<0.05 mm²·piece^-1的丰度和面积所占比例覆膜28 a较5 a分别提高了44.9%和85.2%，而>0.3 mm²·piece^-1的丰度和面积占比却明显下降。长期覆膜农田土壤微塑料数量大，随覆膜时间增加颗粒变小丰度增加，土壤潜在污染加重。