【摘 要】
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微塑料(Microplastics,MPs)作为一种新型污染物,对生态环境造成严重污染,引起了全世界的高度关注。2,4,6-三氯酚是一种常见的卤代芳烃类有机污染物,广泛存在于环境中,严重危害生态环境和人体健康。本论文研究了不同类型、不同粒径和不同浓度微塑料短期接触和反复接触对2,4,6-三氯酚厌氧生物脱氯的影响,并采用分子生物学手段解析了微塑料影响下的微生物群落结构演替和分子生态网络关系变化,揭示
【基金项目】
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国家自然科学基金国际(地区)中日合作研究项目,“弱电能强化地下水生物脱卤效能及调控机制”(51961145202);
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微塑料(Microplastics,MPs)作为一种新型污染物,对生态环境造成严重污染,引起了全世界的高度关注。2,4,6-三氯酚是一种常见的卤代芳烃类有机污染物,广泛存在于环境中,严重危害生态环境和人体健康。本论文研究了不同类型、不同粒径和不同浓度微塑料短期接触和反复接触对2,4,6-三氯酚厌氧生物脱氯的影响,并采用分子生物学手段解析了微塑料影响下的微生物群落结构演替和分子生态网络关系变化,揭示了微塑料对生物还原脱氯的影响规律和分子机制。首先,研究驯化了能够稳定还原脱氯2,4,6-三氯酚的混合菌群,以此为基础研究了不同类型微塑料(聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚苯乙烯PS、聚酰胺PA、聚氯乙烯PVC)对2,4,6-三氯酚脱氯效能的影响。发现单次接触下PET显示出对脱氯过程的明显促进,而PP对脱氯过程产生了显著抑制,PA、PS、PVC对脱氯过程影响较小。推测PET的明显促进可能归因于脱氯菌倾向于在亲水性PET表面富集,从而促进脱氯,而PP对脱氯的显著抑制可能与细胞毒性有关。研究了不同粒径/浓度微塑料对2,4,6-三氯酚脱氯效能的影响,发现单次接触无论PET还是PP,粒径越大的微塑料越有益于2,4,6-三氯酚的还原脱氯。PET浓度越大对脱氯促进作用越强,PP浓度越大对脱氯过程抑制作用越强。推测较大尺寸与较大浓度的PET可能会促进微生物定殖积累,从而促进脱氯过程。而粒径越小与浓度越大的PP微塑料具有更强的生物毒性,从而更加抑制脱氯过程。研究了PET/PP反复接触下对2,4,6-三氯酚脱氯的影响,发现随着时间的推移PET和PP均对脱氯过程产生抑制,可能是微塑料毒性积累所导致。SEM和FTIR表征证实,微塑料粒径越大则越有宜于微生物的附着,PP所产生的毒性可以损伤微生物DNA。微生物群落结构分析表明添加微塑料后,潜在绝对厌氧菌,如发酵菌属(Dysgonomonas)和脱氯呼吸菌(Desulfitobacterium)的丰度降低,而潜在的微塑料降解兼性菌属,如Comamonas和Pseudomona占据主导地位,表明它们可能更能够适应微塑料存在的环境。分子生态网络分析显示,添加微塑料的体系,核心菌群互作网络中的正相关性增加,复杂性降低。添加相同粒径PET或PP的网络中都显示出类似的复杂性和相关性,表明PET和PP对脱氯系统的微生物群落效应随着时间的推移而趋于一致,这可能与微塑料毒性的时间依赖性有关。研究对于揭示微塑料影响有机污染物的生物分解转化过程提供了理论依据。
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