微塑料老化对表面微生物群落结构的影响

微塑料表面微生物的定植以及生物膜的形成是最近几年研究的热点问题,然而老化的微塑料对微生物群落结构和生物膜形成的影响鲜有报道。进入环境中的微塑料易老化使其表面性质发生改变,如比表面积增大、疏水性降低、引入含氧基团等。与原始微塑料相比,老化微塑料表面附着微生物更多,疏水性降低使得微生物更易于附着。微塑料表面微生物的丰富度与均匀度与周围环境存在差异,这也表明微塑料可能作为一个新的生态位。微塑料表面生物量随着定植时间增加而增加,老化过程中微塑料表面定植的优势菌属也会随时间变化。与原始微塑料相比,老化微塑料由于添加剂的渗出,可能吸引某些特定细菌定植在老化微塑料表面。通过回顾以往的研究总结微生物定植的特点,为相关研究提供参考,减小老化微塑料引起生态风险的可能性。

微塑料的老化技术、特征及其毒性效应研究进展

环境中的微塑料通常会受到紫外辐照、热辐射、化学氧化、生物降解等环境因素的影响,进而经历光老化、热老化、化学老化、生物老化等过程,并且其物理化学性质均发生一定程度的改变.环境中微塑料的自然老化过程需要很长的时间,极大限制了对老化微塑料的研究.本文综述了微塑料的实验室加速老化技术,包括紫外老化、化学老化和生物降解等技术,阐述了老化后微塑料的表面形貌与官能团的变化及对吸附污染物的影响,并总结了老化微塑料对生物的发育毒性、生殖毒性、神经毒性和氧化应激等效应.本文旨在使人们更了解微塑料实验室加速老化技术及其对生物的潜在风险效应.

混凝沉淀工艺对微塑料的去除性能和机理研究

为考察混凝沉淀工艺对水中微塑料的去除性能,试验选取了亲水性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和疏水性的聚氯乙烯(PVC)为研究对象,通过混凝烧杯试验,探究了聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝、硫酸铁3种混凝剂对微塑料的去除效果,考察了pH、原水浊度、粒径大小、塑料老化等因素对微塑料去除的影响并分析了其机理。结果表明,聚合氯化铝对PET和PVC的去除效果最好,在原水中微塑料初始浓度为1.61×10~4个/L时,最高去除率可分别达到52.59%和49.07%,电中和是水中微塑料去除的主导机制,pH=7.0时微塑料去除率为51.70%,原水浊度增加能够促进微塑料的去除效率,对于密度大于水的微塑料,粒径越大去除效果越好,混凝沉淀对老化微塑料的去除效果优于原始微塑料。

老化聚氯乙烯微塑料与镉对小麦的联合毒性

微塑料是一种广受关注的新型污染物.本研究探讨了老化前后的聚氯乙烯(PVC)微塑料(PVC微塑料)与镉(Cd)对小麦的联合毒性.自然光解老化后的PVC微塑料表面发生C—Cl键断裂并伴随C=O的生成,而C=O的出现提高了PVC微塑料表面的亲水性,进一步提高了老化PVC微塑料对Cd的吸附量.根据小麦生长发育期间叶和根生物量的差异,评估PVC微塑料对Cd毒性作用,研究结果发现,原始和老化的PVC微塑料不影响Cd对小麦叶的毒性,但是老化后的PVC微塑料可以提高低浓度Cd对小麦根的生长抑制作用.老化PVC微塑料与Cd的协同效应可能归因于老化微塑料可以提高Cd在小麦体内的生物富集量.

臭氧老化聚苯乙烯微塑料和标准聚苯乙烯微塑料小球短期经口暴露对小鼠肠道菌群结构和能量代谢相关激素影响的比较研究

微塑料污染日益严重,关于微塑料的健康风险的研究逐日增多。大多数微塑料研究使用标准微塑料作为暴露材料,而环境中的微塑料经过老化,物化性状发生改变,其相关不良效应值得进一步研究。本研究通过分析小鼠经口暴露老化微塑料和标准微塑料后结肠病理结构、血清能量代谢相关激素和肠道菌群变化,探讨老化微塑料和标准微塑料对能量代谢和肠道菌群影响的差异。15只C57BL/6小鼠随机分为3组,分别连续7 d暴露20μg·g^(-1)·d^(-1)10μm直径聚苯乙烯微塑料标品(标准PS-MPs组)、20μg·g^(-1)·d^(-1)50μm老化聚苯乙烯微塑料(老化PS-MPs组)和玉米油(对照组)。暴露结束后收集小鼠血清检测能量代谢相关激素(胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、胆囊收缩素(CCK)、胃饥饿素(ghrelin)、YY肽(PYY))水平;收集小鼠结肠采取苏木精-伊红染色法(H&E)以及阿利新蓝与过碘酸雪夫氏染色方法(AB-PAS)进行肠道病理形态学观察。采集小鼠粪便,使用16S高通量测序法对粪便中微生物区系进行测序并对测序结果进行分析。结果显示,相比对照组,标准PS-MPs暴露显著降低小鼠肝脏脏器系数(P<0.05)。老化PS-MPs暴露组小鼠血清中GLP-1和胃饥饿素水平显著上升(P<0.01和P<0.05)。结肠切片观察结果显示,相比对照组,标准PS-MPs和老化PS-MPs暴露组小鼠的肠道都出现隐窝结构受损,杯状细胞数量减少,且老化PS-MPs暴露组小鼠隐窝结构受损更严重,杯状细胞数量减少更多,酸性黏液分泌更多,黏蛋白水平更低。老化PS-MPs暴露组小鼠肠道菌群的多样性显著下降(P<0.05)。从门水平分析,老化PS-MPs暴露可以显著增加拟杆菌门(P<0.001)相对丰度,显著降低厚壁菌门相对丰度(P<0.05);从科水平分析,老化PS-MPs暴露后肠道乳杆菌科显著减少(P<0.05),鼠杆菌科、普雷沃氏菌显著增多(两者P<0.05)。综上,本研究发现微塑料在臭氧老化后,相比标准微塑料,短期经口暴露显著干扰能量代谢相关激素水平,降低肠道菌群结构多样性,改变小鼠肠道菌群的菌种组成。因此,在进行微塑料相关毒性研究时,应当重视暴露材料物化性质对结果产生的影响。

老化聚苯乙烯微塑料衍生DOM的理化性质及其对水稻萌发和生长的影响

利用老化的聚苯乙烯微塑料(APS)溶出的DOM(APS-DOM)来评估微塑料释放的DOM对水稻发芽和生长的影响。结果表明:APS-DOM是主要由醇类、烃类、羧酸类等物质组成的溶液。APS-DOM对水稻种子萌发有抑制作用。在溶出30 d的APS-DOM的培养下,水稻种子的发芽率仅为对照组的51%。此外,APS-DOM还通过抑制水稻色素的生物合成对水稻光合作用产生负面影响,总叶绿素含量仅为对照组的15%。水稻的抗氧化酶活性研究表明,APS-DOM可以使水稻产生氧化应激,并且抑制水稻的抗氧化酶活性。本研究为老化微塑料释放的DOM对作物生长的潜在影响提供了新的见解。