聚乙烯和聚乳酸微塑料对大豆生长和生理生化及代谢的影响

为揭示生物可降解性不同的微塑料对农作物的毒性效应,选择聚乳酸(polylactic acid可生物降解)和聚乙烯(polyethylene难生物降解)微塑料(microplastics)为供试材料,以大豆为供试植物,深入探究了不同暴露水平(0.1%,1%,W/W)下两种不同的微塑料对大豆(Glycine max)生长、光合作用、抗氧化性、营养品质以及代谢方面的影响.结果表明,聚乙烯微塑料(PEMPs)对大豆根部鲜重有促进作用,而0.1%聚乳酸微塑料(PLAMPs)则抑制根部长度.大豆的叶绿素含量在0.1% PEMPs作用下能够显著提高.PLAMPs则能够导致大豆过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,而过氧化氢(H₂O₂)含量在0.1% PEMPs和1% PLAMPs下显著升高.此外,微塑料的暴露能够改变大豆根部中锰、铁以及铜的含量,其中0.1% PEMPs的效应最为显著.大豆叶片中的氨基酸代谢在PEMPs的作用下上调,而0.1% PLAMPs则引起有机酸以及糖类代谢下调.综上,微塑料的植物毒性效应与其生物可降解性及浓度密切相关,低浓度可生物降解微塑料的效应最强.这些发现有望为微塑料的植物毒理研究提供新的方向.     

微颗粒聚苯乙烯对微藻的生长和生理代谢影响

水体中微塑料污染已是人们普遍关注的问题,微藻是维持水生态系统平衡的重要成分,对水环境中污染物非常敏感,迄今微塑料对微藻潜在的生态效应仍知之甚少.本文比较微颗粒聚苯乙烯（PS, 1μm）对3种藻类：栅藻（Scenedesmus sp.）、集胞藻（Synechocystis sp. PCC6803）以及惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii FACHB-929）生长的影响.通过测定生长曲线、叶绿素a含量、最大光量子效率（Fv/Fm）、丙二醛含量、抗氧化酶（SOD和CAT）和代谢酶（碱性磷酸酶和脂酶）活性等生理指标,揭示了集胞藻和栅藻对PS不同的生理响应.实验结果表明,100 mg·L-1 PS暴露对集胞藻和惠氏微囊藻的生长及光合作用有显著抑制作用,其中对集胞藻的抑制作用更为显著,但对栅藻的生长和光合作用具有显著的促进作用.该研究提示：PS对不同微藻会产生不同生物学效应,进入水体的PS有可能改变种群结构,影响水生态系统.     

聚苯乙烯纳米塑料对大蒜生长生理的影响

自然环境中的微/纳米塑料污染日趋严重,但纳米塑料对农作物生长的潜在影响尚不清楚.通过营养液培养方式,探讨了粒径为80 nm的聚苯乙烯纳米塑料（polystyrene nanoplastics,PS-NPs）对金乡大蒜（Allium sativum L.）叶绿素含量、抗氧化性能和营养品质的影响.结果显示,添加PS-NPs处理的大蒜,其叶片叶绿素含量均显著低于对照组,叶绿素的合成受到抑制.大蒜叶片SOD、APX活性和脯氨酸含量随着PS-NPs质量浓度的增加呈先升高后降低的趋势.10 d处理时大蒜叶片POD活性随PS-NPs质量浓度的增加而上升,但在20 d处理时,各处理组POD活性均受到抑制.大蒜叶片MDA质量摩尔浓度随PS-NPs质量浓度的增加而增加,在ρ（PS-NPs）为100 mg·L^-1处理下,10 d和20 d处理时其含量相比对照分别增加43.24%和89.70%.同时,经ρ（PS-NPs）为100 mg·L^-1胁迫处理10 d后,大蒜叶片可溶性蛋白质、可溶性糖和维生素C含量均高于对照组,但20 d后,维生素C含量较对照则降低了26.53%.以上结果表明PS-NPs能对大蒜产生较为显著的氧化胁迫效应,且较高质量浓度的PS-NPs胁迫会对大蒜叶片的营养品质产生一定的影响.     

温度对空心菜生长的影响

通过设置4个温度梯度的生活污水实验,研究了温度变化对空心菜增长、分枝、生根及生物量变化等的影响。结果表明空心菜在较高温度条件下生长旺盛,培养15 d后,35℃培养条件下的空心菜增长10 cm,极显著高于另外3个温度培养条件下的植株增长(P<0.01);新生根21条,显著高于25℃培养条件时的空心菜新生根数量(P<0.05),极显著高于15℃和5℃条件下的空心菜新生根数量(P<0.01)。培养15 d后,5℃培养条件下空心菜的生物量最低,显著低于其在15℃和25℃培养条件下的生物量(P<0.05),极显著低于其在35℃培养条件下的生物量(P<0.01)。实验结果为空心菜在浮床系统中的植物选择和应用提供了参考依据。     

聚乙烯微塑料对海洋微藻生长和卤代烃释放的影响

挥发性卤代烃（VHCs）是一类重要的痕量温室气体和臭氧破坏物质,在全球气候变化中发挥重要作用.微藻释放VHCs受海洋环境因素的影响.微塑料作为海洋中一种重要新型污染物其对海洋微藻释放VHCs的影响研究比较少见.基于小新月菱形藻（Nitzschia closterium f.minutissima）和东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）的室内单种培养实验,通过测定其藻细胞密度、最大光量子效率（F_v/F_m）、活性氧（ROS）和VHCs浓度,研究聚乙烯（PE）微塑料长期暴露对小新月菱形藻和东海原甲藻生长和VHCs释放的影响.结果表明,PE微塑料胁迫对小新月菱形藻生长主要表现抑制作用,而对东海原甲藻生长表现出促进作用.50 μm的PE微塑料的添加对小新月菱形藻和东海原甲藻的光合作用起到遮蔽作用,导致二者的F_v/F_m受到抑制,且其对东海原甲藻的抑制作用更显著.与对照组相比,PE微塑料胁迫刺激藻细胞的ROS产生量增加,引起小新月菱形藻和东海原甲藻的氧化应激反应,从而促进两种微藻3种溴代烃的释放.     

微塑料对小麦生长及生理生化特性的影响

土壤环境中微塑料污染及毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对植物的毒性及其机制研究仍十分匮乏.为探究微塑料对陆生高等植物小麦(Triticum aestivum)的毒性作用,选用100 nm和5μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)进行土培处理,结合水培生长试验,研究了PS-MPs对小麦生长及叶片光合色素、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性等的影响.结果表明,水培试验中,高浓度(200 mg·L-1) PS-MPs显著抑制小麦根、茎的伸长,5μm PS-MPs较100 nm PS-MPs表现出更大的毒性效应,小麦根和茎的长度抑制率分别为67. 15%和56. 45%.土培条件下,10 mg·kg-1PS-MPs对小麦生长影响最为显著.在试验含量范围内(0～100 mg·kg-1),随PS-MPs含量的增加,小麦叶片光合色素和可溶性蛋白含量先升后降,提示PS-MPs对小麦叶片光合系统产生了损害,抑制其蛋白的合成;超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,过氧化氢酶(CAT)活性先降后升,表明PS-MPs对小麦毒性的可能机制涉及氧化应激.本研究结果将为土壤环境中微塑料的生态风险评价提供依据.     

微塑料对红鲫鱼幼鱼抗氧化酶系统的影响

为了研究不同微塑料对鱼类的毒性效应,探讨其可能的作用机理,文章以红鲫鱼为目标生物,采用半静态毒性实验方法,对不同暴露时间下不同浓度聚乙烯微塑料对红鲫鱼幼鱼肝脏组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性以及丙二醛(MDA)含量进行了测定。结果表明:经聚乙烯微塑料暴露后,红鲫鱼幼鱼肝脏组织SOD活性、GST活性和MDA含量均随暴露时间延长"先升高后降低"的趋势,而CAT活性则表现为"先降低再升高然后再降低"的波浪型变化趋势。在相同处理时间下,不同浓度微塑料对抗氧化酶的作用效果表现为在处理前期诱导作用比较高且3个处理组之间差异明显,处理后期3组浓度的抗氧化酶活性之间差异逐渐减小。     

聚苯乙烯微塑料联合镉污染对土壤理化性质和生菜（Lactuca sativa）生理生态的影响

土壤中普遍存在微塑料和重金属等复合污染物,二者极难降解且易形成复合污染,改变土壤的理化性质,并影响植物的生长与生理生态特征.为研究土壤微塑料与重金属的复合污染对土壤性质和植物生长的影响,选取粒径3μm的聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和重金属镉(Cd),设置不同PS-MPs暴露量(0、 10、 50、 100、 200和400 mg·kg^-1)并联合Cd污染(0、 1.2和6.0 mg·kg^-1)条件下,研究土壤的理化性质变化及其对生菜(Lactuca sativa)种子萌发、幼苗生长的影响.结果表明,随着PS-MPs与Cd复合污染强度的增加,土壤有机质(SOM)、有效磷(AP)、碱解氮(AHN)和速效钾(AK)等主要理化因子均显著降低,在PS-MPs暴露量为400 mg·kg^-1时降到最低值;同时,PS-MPs联合Cd的污染也会显著降低生菜种子的萌发率,但PS-MPs低暴露量(10 mg·kg^-1和50mg·kg^-1)会减缓Cd(6.0 mg·kg^-1)污...     

聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)对大豆(Glycine max)种子发芽和幼苗生长的影响

为探讨微塑料对农作物的生态毒理效应，研究了两种粒径（20 nm和100 nm）聚苯乙烯纳米塑料（Polystyrene Nanoplastics，PSNPs）在6个浓度梯度（0、50、100、200、500和1000 mg·L^-1）下对大豆（Glycine max）种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明，两种粒径PSNPs均抑制种子发芽能力（发芽势、发芽指数、活力指数、平均发芽速度和发芽率），其中，发芽抑制率在一定程度上与暴露时间呈负相关关系.20 nm和100 nm PSNPs对根长、芽长和苗长的影响整体呈"低浓度促进，中高浓度抑制"的规律.20 nm PSNPs对根尖数量无显著影响，而100 nm PSNPs则表现出促进作用.20 nm和100 nm PSNPs对根直径和干重均有抑制作用.综上，PSNPs的植物毒性与粒径和浓度密切相关，在中等浓度（200 mg·L^-1）时，其对大豆幼苗生长的毒害作用最大.     

不同微塑料赋存环境对小麦萌发与幼苗生长影响研究

为揭示不同微塑料赋存环境对小麦(Triticum aestivum L.)种子萌发和幼苗生长的影响,选取聚丙烯(Polypropylene,PP)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚乳酸生物可降解塑料(PLA)3种微塑料,并分别设置3种微塑料粒径(150μm、 1000μm和4000μm)和质量浓度(0.1g/kg、0.5g...     

微塑料与铅复合污染对玉米种子萌发与生长的影响

为探明微塑料和重金属复合污染对作物种子萌发与生长的影响,以玉米种子为对象,探究了铅(Pb)和3种微塑料[聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)]不同单一及复合浓度暴露对玉米种子萌发及其生长的影响.结果表明,Pb单一暴露对玉米种子发芽的抑制总体上随其浓度的升高而增强;与CK相比,500、 1 000和1 500 mg·L^-1PE暴露显著抑制玉米种子发芽,100 mg·L^-1和300 mg·L^-1暴露影响不显著(第5 d除外);所有PP浓度暴露均显著抑制玉米种子发芽;相比PP和PE,PVC单一暴露对玉米发芽抑制较轻.Pb和3种微塑料复合暴露均显著抑制玉米种子发芽,随着时间的增长,抑制逐渐减弱.玉米种子的发芽指数、发芽势和活力指数均随着Pb及3种微塑料单一暴露浓度升高而减小,且在Pb和PE复合暴露下较CK显著减小,但在Pb和PP、 Pb和PVC复合暴露下均无显著变化;3种微塑料中,PVC对玉米种子活力影响相对最轻.10 mg·L^-1Pb和100 mg·L^-1的3种微塑料单...     

聚苯乙烯微塑料对小白菜生长、生理生化及冠层温度特性的影响

揭示小白菜（Brassica chinensis L.）微塑料胁迫响应特征,为微塑料污染生理生态机制阐释以及微塑料污染土壤生物修复提供理论基础与实验参考.通过室内水培实验,研究不同粒径（100 nm和1000 nm）聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）胁迫对小白菜生长发育、光合生理、抗氧化酶活性、营养品质、解剖结构和冠层群体温度的影响效应.结果表明,PS-MPs （100 nm和1000 nm）胁迫均显著抑制小白菜生长发育和光合生理过程,其叶片数、株高、叶面积和生物量等表型指标以及叶绿素a （Chl-a）、叶绿素b （Chl-b）、叶绿素a+b （Chl-a+b）、类胡萝卜素（Car）和光合特性等均随PS-MPs胁迫增加而显著降低.同时,PS-MPs胁迫显著增强了小白菜氧化应激反应能力.随PS-MPs胁迫增强,叶片过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性以及丙二醛（MDA）含量均呈先升高后降低的变化趋势.PS-MPs胁迫降低了小白菜叶片厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度.此外,PS-MPs胁迫显著提升了小白菜叶片植株冠层群体温度.综上,PS-MPs胁迫对小白菜生长发育及理化特性均具有明显的抑制作用和毒性损伤.     

水-苦草-沉积物系统对聚乙烯微塑料的响应

水生态系统中的微塑料对生态安全和环境健康造成严重威胁,受到广泛关注.为了揭示水-苦草-沉积物系统对于微塑料暴露的响应,将苦草暴露于不同质量分数（1%～5%,沉积物湿重质量分数）的聚乙烯微塑料（PE-MPs）中,分别研究了PE-MPs对系统中水质理化指标、沉水植物形态特征、生理性状、抗氧化系统和沉积物中微生物群落结构的影响.结果表明,PE-MPs处理组对于水体理化性质的改变不显著,PE-MPs处理组显著抑制了植株株高、氧化应激指标和抗氧化系统. 1% PE-MPs处理组株高的增长仅为对照组的47.44%,叶绿素a含量为对照组的81.04%,过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性较对照组分别提高了233.70%、 117.82%和61.62%.不同质量分数的PE-MPs对沉积物中的微生物群落结构存在一定的影响.上述结果有助于完善水-沉水植物-沉积物系统中PE-MPs生态风险的评价体系.     

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.     

聚苯乙烯微塑料对铜绿假单胞菌生物膜形成和结构变化的影响

微塑料在水环境中的污染情况日益严重,对水生生物的生长发育造成严重影响,而目前有关微塑料对生物膜形成影响机制的研究十分有限.为探究聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）对铜绿假单胞菌生物膜形成发育的影响,选用不同浓度和粒径PS-MPs进行暴露试验,研究其对生物膜内生物量、氧化应激水平、生物膜结构和群体感应系统的影响.结果表明,PS-MPs诱导严重氧化应激反应并抑制生物膜形成和发育,粒径越小,产生的抑制作用越强烈,抑制效果表现为0.1 μm>0.5 μm≈1 μm>5 μm.PS-MPs通过与细胞接触造成严重物理损伤,形成的生物膜厚度显著减小且结构稳定性遭到破坏,膜内细菌通过分泌胞外聚合物来抵御PS-MPs的胁迫作用.PS-MPs进一步通过干扰铜绿假单胞菌群体感应系统,下调关键基因lasI、lasR、rhlI和rhlR的表达水平,抑制信号分子和相关毒力因子的合成与分泌,降低细菌对毒性作用的防御功能,最终影响生物膜形成和结构稳定性.     

玛瑙河多环境介质和铜锈环棱螺体内微塑料的赋存特征

微塑料污染对水生态系统及人类健康危害大,为探究微塑料在不同环境介质中的赋存特征,选择长江一级支流玛瑙河为研究区域,通过现场采样、显微镜观察和傅里叶红外光谱测定等,对玛瑙河表层水体、沉积物、河岸带土壤和底栖动物铜锈环棱螺中微塑料的丰度、粒径、形状、颜色和组成类型进行了分析.结果表明,玛瑙河表层水体的微塑料平均丰度为（5.9±0.26）n·L^-1;上层沉积物中微塑料丰度（以干重计）为（1.35±0.1）n·g^-1,下层沉积物中微塑料丰度（以干重计）为（0.93±0.12）n·g^-1;近河岸带土壤中微塑料丰度（以干重计）为（0.68±0.16）n·g^-1,远河岸带土壤中微塑料丰度（以干重计）为（0.69±0.14）n·g^-1;铜锈环棱螺体内微塑料丰度为（2.06±0.25）n·g^-1.分析发现,上层沉积物和下层沉积物中微塑料丰度呈正相关;铜锈环棱螺体内微塑料丰度分别与上、下层沉积物中微塑料丰度呈正相关;近、远河岸带土壤中微塑料丰度具有相关性.各环境介质和铜锈环棱螺体内微塑料粒径大多<0.1mm,主要形态为纤维状和碎片状,颜色以蓝色和黑色为主,成分主要是聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）.研究发现,河岸带土壤中微塑料主要来源于农用塑料薄膜的破碎和分解.通过多环境介质调查和铜锈环棱螺体内微塑料的分析,探明了大型底栖动物体内微塑料的累积效应,可为全面了解微塑料潜在生态风险提供依据.     

空心菜浮床对鱼塘水质和微生物多样性的影响

为从环境微生物的角度探讨生物浮床的水质调节机理,采用宏基因组学测序技术和生物信息学手段,分析了环境微生物和根系微生物群落的多样性.研究结果表明,鱼菜共生模式下优势菌门是变形菌门（Proteobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Firmicutes）等,主要菌属是聚球藻属（Synechococcus）、hgcI_clade、CL500-29_marine_group、芽孢杆菌属（Bacillus）和分支杆菌属（Mycobacterium）等;空心菜根系微生物群落中最丰富的优势菌门是变形菌门和蓝细菌门,主要菌属是红细菌属（Rhodobacter）、噬氢菌属（Hydrogenophaga）和聚球藻属等.研究结果还表明低覆盖率（3.5%）的空心菜生物浮床能够增加水体的溶解氧含量,降低水体中含氮化合物的浓度和改善养殖环境中的微生态平衡,提高有益菌和氮循环细菌的含量.