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粒径与表面官能团依赖的微塑料和抗生素对绿藻的联合毒性

刘雪薇

粒径与表面官能团依赖的微塑料和抗生素对绿藻的联合毒性

刘雪薇1
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  • 1. 河北科技大学
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摘要

微塑料(Microplastics,MPs)作为一种新兴、持久性污染物,在世界范围内多种介质中被频繁检出,引起政府和科学界高度关注。抗生素广泛应用于医疗、农业和养殖业,由于抗生素的不规范使用和排放导致水体中抗生素残留的问题日益严重。藻类是水环境中的初级生产者,因其生长周期短、敏感性高等特点,常被用来评估水环境中污染物对生态系统的危害程度。然而,微塑料和抗生素的污染可能会对藻类的生长和繁殖产生不利影响,甚至扰乱整个水生生态系统的平衡。微塑料、抗生素和藻类之间存在着复杂的相互作用关系,为了探究水环境中微塑料和抗生素对藻的单一及联合作用,本研究选取0.1μm和5μm的聚苯乙烯(PS)、氨基聚苯乙烯(PS-NH2)、和羧基聚苯乙烯(PS-COOH)为微塑料代表,选取环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)和红霉素(Erythromycin,ERY)为抗生素代表,以斜生栅藻为受试生物,探究微塑料和抗生素对藻的单一及联合毒性效应,并测定6种MPs对藻光合色素(叶绿素a、类胡萝卜素)、活性氧(Activeoxygen,ROS)、超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、细胞膜通透性的影响。主要研究成果如下: 1)在0.1μm、5μm的PS、PS-NH2、PS-COOH微塑料的胁迫下,斜生栅藻的生长均受到不同程度的抑制作用。斜生栅藻在0.1μmPS、0.1μmPS-COOH、5μmPS、5μmPS-COOH的胁迫下产生了“低促高抑”的Hormesis效应。0.1μmMPs对斜生栅藻毒性大于5μmMPs,且带-NH2官能团的MPs毒性高于-COOH官能团MPs。 2)在CIP和ERY的胁迫下,斜生栅藻均产生了“低促高抑”的Hormesis效应。在低浓度时,CIP和ERY的最大促进率分别为-15.99%、-17.05%。高浓度时最大抑制率分别为85.13%、71.56%。 3)0.1μm的PS、PS-NH2、PS-COOH对CIP、ERY的吸附能力大于5μm的3种PS。3种0.1μmPS与CIP、ERY的联合对斜生栅藻的交互效应模式大部分为拮抗作用,说明MPs与抗生素的联合降低了各自单独对斜生栅藻毒性的表达。带有官能团的PS-NH2与PS-COOH对抗生素的吸附效果较强,且略高于PS对抗生素的吸附。PS-COOH+CIP对藻的抑制作用整体上强于5μmPS-COOH+ERY。这可能是由于PS-COOH表面带有负电荷,可以吸附带正电的ERY,导致水环境中污染物减少,降低了藻的毒害作用。

关键词

聚苯乙烯微塑料/环丙沙星/红霉素/斜生栅藻/联合毒性/氧化应激/细胞膜通透性

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授予学位

硕士

学科专业

环境工程

导师

杨敬坡/沈洪艳/王利彬

学位年度

2024

学位授予单位

河北科技大学

语种

中文

中图分类号

X1
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