天津大学海洋学院近海环境安全实验室在近岸海域微塑料的研究上取得重要进展

发布时间:2019-11-04 来源:

(通讯员 李文杰 吴楠)近年来,微塑料在世界范围被广泛关注。天津大学海洋学院近海环境安全实验室牛志广教授团队经过两年多的努力,开展了天津近岸微塑料污染特征和相关环境影响的研究并取得了重要进展,在环境领域顶级期刊Environmental Science & TechnologyScience of the Total Environment等连续发表四篇论文,并在“第十届全国环境化学大会”上做了主题为“天津近岸微塑料存在特征及其附着微生物群落研究”的报告,受到了与会专家的一致认可和好评,相关研究填补了天津近岸微塑料研究的空白,为人们进一步探究微塑料的环境危害和生态安全奠定了基础。

微塑料通常被认为是直径小于5 mm的塑料颗粒,作为一种新型的污染物,由于其化学性质稳定,可以随着海水运动发生持续迁移,因而对于海洋环境可以产生长期影响。当前,针对我国海域内的微塑料研究还处于起步阶段,特别是渤海海域的微塑料研究相对不足。因此,课题组首先针对渤海湾天津近岸微塑料赋存状况展开研究。渤海湾天津近岸微塑料的污染处于世界中等水平,微塑料浓度在由河入海的过程中呈现先显著降低后略微升高的趋势,同时明确了人口数量是造成微塑料在渤海湾近岸污染的最主要原因。此外,小尺寸的、白色和透明以及纤维状是该区域内微塑料的主要类型。在研究中还发现了聚乙烯和聚丙烯等轻质塑料的密度显著高于其原始密度,究其原因是由于微塑料表面的生物污损增强了对大密度颗粒矿物的吸附能力,进而提高了微塑料聚集体的整体密度。

针对微塑料表面的生物污损情况,课题组进一步开展了作为生物污损组成部分的微生物群落研究。研究发现,附着在微塑料上的微生物多样性和丰富度要显著高于表层水,略低于沉积物。同时,微塑料作为微生物栖息的适宜场所可能会对微生物的生存和迁移产生影响。附着在微塑料的微生物具有更高的抗逆性和潜在致病性。

在上述研究基础上,课题组深入探究了影响微塑料表面附着微生物形成的影响因素。研究发现,塑料碎片表面的生物膜生长速率与营养盐浓度(总氮、总磷)呈正相关,与盐度呈负相关。其表面细菌群落的多样性随着由河入海逐渐增大,其中盐度是主要的影响因素。在高盐度区域(≥ 26‰),塑料碎片表面潜在致病菌的相对丰度明显高于海水和沉积物样品,进一步证实了塑料碎片可以充当潜在致病菌迁移的载体。此外,不同的塑料碎片种类(聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯)对细菌群落多样性的影响无显著差异。

上述研究是由课题组2017级硕士研究生李文杰和吴楠同学在牛志广教授和马永正讲师指导下完成的。其中,李文杰同学以第一作者的身份在环境科学一区top期刊 Environmental Science & Technology (IF=7.149)发表学术论文1篇,吴楠同学以第一作者的身份在环境科学二区top期刊 Science of the total environment (IF=5.589)发表学术论文2篇、在环境科学三区期刊 Environmental Science: Processes & Impacts (IF=2.688)发表学术论文1篇。

 

参考文献:

[1] Wenjie Li, Ying Zhang, Nan Wu, Ze Zhao, Weian Xu, Yongzheng Ma and Zhiguang Niu. Colonization characteristics of bacterial communities on the plastic debris influenced by environmental factors and polymer types in Haihe estuary, Environ. Sci. Technol., 2019, 53 (18), 10763-10773.

[2] Nan Wu, Ying Zhang, Xiaohan Zhang, Ze Zhao, Jiahui He, Wenpeng Li, Yongzheng Ma and Zhiguang Niu. Occurrence and distribution of microplastics in the surface water and sediment of two typical estuaries in Bohai Bay, China, Environ. Sci-Proc Imp., 2019, 21, 1143-1152.

[3] Nan Wu, Ying Zhang, Wenjie Li, Junyi Wang, Xiaohan Zhang, Jiahui He, Jiafu Li, Yongzheng Ma and Zhiguang Niu. Co-effects of biofouling and inorganic matters increased the density of environmental microplastics in the sediments of Bohai Bay coast, Sci. Total Environ., 2019, Accepted. (doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134431)

[4] Nan Wu, Ying Zhang, Ze Zhao, Jiahui He, Wenjie Li, Jiafu Li, Weian Xu, Yongzheng Ma and Zhiguang Niu. Colonization characteristics of bacterial communities on microplastics, compared with ambient environment (water and sediment) in Haihe Estuary, Sci. Total Environ., 2019, Accepted.

 

 
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