摘要
微塑料（Microplastics，MPs）由于其比表面积大，吸附污染物的能力强，且具有体积微小的特点，在环境中随风力、水力运输迁移的范围更广，对环境和生态圈食物链的危害程度更大、更持久。MPs最早在海洋中被发现，研究者追溯海洋中MPs的来源时发现大部分MPs来自于内陆地表水，内陆环境中的MPs首先进入地表水，然后随地表水进入内陆河流，最后汇入海洋。此外，MPs作为一种典型的非自然介质的生物栖息地，其附着的微生物群落近年来也受到越来越多研究者关注。本研究以山西境内黄河流域水体和沉积物中MPs为研究对象，观察MPs及其附着生物膜的表面形貌，对MPs的丰度、形状、颜色和粒径分布特征进行统计，并分析了MPs的聚合物类型；观察了MPs表面生物膜的立体结构，利用16SRNA测序技术对MPs附着微生物群落α多样性分析、菌群分类学组以及潜在致病菌进行分析。主要研究结果如下： ⑴山西黄河流域水体和沉积物中微塑料的丰度分别为160~275n/L和287~480n/kg，整体趋势呈现沉积物中MPs丰度高于水体，下游高于上游。 ⑵通过SEM观察到样品中MPs表面明显存在划痕、沟壑、凹槽等风化痕迹；结合金相显微镜对样品中MPs的形状、粒径梯度以及颜色分布进行统计。将MPs微粒分为碎片状、薄膜状、纤维状、小球状四类，其中碎片状MPs占比最大，高达50%，纤维类占比次之，30%~40%；将MPs按粒径梯度划分为四类：＜0.1mm、0.1~0.5mm、0.5~1mm、1~5mm，粒径＜1mm的微塑料占比高达70%；将样品中MPs按颜色分为四类：蓝色、黑色、红色、白色，其中白色微塑料占比高达60%，红色和黑色次之,二者之和占比20%~30%,蓝色占比仅10%左右。 ⑶山西黄河流域水体和沉积物中MPs聚合物的主要成分为聚丙烯、聚丙烯和聚苯乙烯，与形状相对应，碎片状MPs的主要成分为聚丙烯；纤维状MPs的主要成分为聚乙烯，薄膜状和小球状MPs的主要成分为聚苯乙烯。 ⑷通过SEM观察到MPs表面明显存在微生物附着生长，且微生物集中定植在凹槽、沟壑处；通过CLSM观察MPs表面生物膜的立体结构，推测生物膜的立体结构从里到外依次为：死细胞、活细胞/胞外聚合物。 ⑸通过16sRNA基因测序技术分析山西黄河水体和沉积物中MPs表面细菌的群落结构，属水平水体MPs表面的优势菌种有：黄杆菌属（Flavobacterium）、Limnohabitans、伯克氏菌属（Burkholderiaceae）、假单胞菌属（Pseudomonas）、红细菌属（Rhodoferax）、变杆菌属（Flectobacillus）、Methylotenera、假噬纤维菌属（Pseudarcicella）、不动杆菌属（Acinetobacter）、Polaromonas等；沉积物中MPs表面细菌群落中属水平的优势菌有：假单胞菌属（Pseudomonas）、未归类微球菌属（unclassified-Micrococcaceae）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、嗜冷菌属（Psychrobacter）、节杆菌属（Arthrobacter）、马赛菌属（Massilia）、异样根瘤菌属（Allorhizoium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium）、泛菌属（Pantoea）、黄杆菌属（Flavobacterium）、副球菌属（Paracoccus）等；其中水体和沉积物中共有的优势菌有：黄杆菌属（Flavobacterium）、假单胞菌属（Pseudomonas）等。 ⑹山西黄河水体和沉积物中MPs表面存在潜在致病菌：放线菌（Acinetobacter）、黄杆菌（Flavobacterium）、杆菌（Bacillus）、梭状芽孢杆菌（Clostridium）、假单胞菌（Pseudomonas）、杆菌（Bacillus）、红细菌（Rhodococcus）。
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