城市水環(huán)境中輪胎微塑料上定植的細(xì)菌群落及其影響因素
輪胎微塑料被認(rèn)為是一種重要的微塑料，是全球范圍內(nèi)海洋環(huán)境微塑料初級(jí)來(lái)源的第二大貢獻(xiàn)者。輪胎微塑料主要來(lái)自城市道路行駛汽車的大量磨損，極易隨著大氣沉降、雨水、地表水流動(dòng)等途徑進(jìn)入城市水環(huán)境，這意味著它們可能存在于處理雨水和城市徑流的景觀河和人工濕地中，成為城市水環(huán)境的重要污染物之一。已有大量證據(jù)表明，微塑料可以成為水環(huán)境中微生物定植的載體，并且微生物群落是水生生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，在碳、氮、硫循環(huán)以及污染物降解中起到至關(guān)重要的作用。因此，研究輪胎微塑料上定植的細(xì)菌群落及其影響因素，對(duì)評(píng)估輪胎微塑料在城市水環(huán)境中的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
當(dāng)前涉及輪胎微塑料的研究相對(duì)較少，不利于評(píng)估其在城市水環(huán)境中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。顏昌宙研究組羅專溪副研究員與于昌平組胡安誼副研究員、陳少華研究員及其研究組林向宇副研究員等開展合作研究，首次對(duì)輪胎微塑料上定植的細(xì)菌群落及其影響因素進(jìn)行分析，選取了三種不同的品牌和尺寸的輪胎微塑料，放置在人工濕地和景觀河兩種典型的城市水環(huán)境中，經(jīng)過(guò)三個(gè)時(shí)間段分別對(duì)輪胎微塑料上的細(xì)菌群落進(jìn)行了表征，探討了不同水質(zhì)因素和不同的輪胎微塑料理化性質(zhì)對(duì)細(xì)菌群落的影響，并試圖對(duì)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著時(shí)間的推移，輪胎微塑料上定植的細(xì)菌數(shù)量會(huì)增加。Proteobacteria和Bacteroidetes是門水平上的優(yōu)勢(shì)菌。從屬水平上來(lái)看，輪胎微塑料上可識(shí)別的細(xì)菌一般是廢水排放中常見的細(xì)菌，如Aquabacterium和Denitratisoma。此外，相同地點(diǎn)的細(xì)菌群落α多樣性沒有顯著差異。β多樣性表明，兩個(gè)地點(diǎn)的輪胎微塑料上的細(xì)菌群落是不同的。BugBase發(fā)現(xiàn)，輪胎微塑料可以定植城市水環(huán)境中的致病菌。PICRUSt表明，隨著時(shí)間的推移，與代謝和降解相關(guān)的微生物數(shù)量增加。另外，水環(huán)境因素是影響輪胎微塑料上細(xì)菌群落的主要因素。其中，營(yíng)養(yǎng)鹽（NO2-N、NO3-N、NH4-N、CODcr）的貢獻(xiàn)率約為63%，而環(huán)境物理因子T和pH的貢獻(xiàn)率約為50%。而理化因素包括粒徑、接觸角、元素含量等的影響不大。因此，本研究證實(shí)了輪胎微塑料作為一種新興的環(huán)境污染物，可以作為城市水環(huán)境中細(xì)菌定植和繁殖的載體，特別是有害細(xì)菌，并且隨著時(shí)間推移，細(xì)菌群落的組成和結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，細(xì)菌群落的功能多樣性也變化，這導(dǎo)致了輪胎微塑料對(duì)城市水環(huán)境產(chǎn)生難以預(yù)測(cè)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因此，本研究結(jié)果可以為研究輪胎微塑料在水環(huán)境中的潛在風(fēng)險(xiǎn)提供新的視角。
該研究成果以Bacterial community colonization on tire microplastics in typical urban water environments and associated impacting factors為題發(fā)表在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名TOP期刊Environmental Pollution上,城市環(huán)境研究所碩士研究生王麗媛為第一作者，羅專溪副研究員為通訊作者。研究得到了政府間科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目、福建省科技引導(dǎo)性項(xiàng)目和華僑大學(xué)科研基金等項(xiàng)目資助。
典型城市水環(huán)境中輪胎微塑料上定植的細(xì)菌群落及其影響因素的概要圖
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