海水微藻介导漂浮微塑料向等边浅蛤传递多环芳烃的污染物转移路径研究

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微塑料是自然环境中广泛存在并日益增加的一类新兴污染物,分布于海洋生态系统的各个角落。由于具有来源广泛、难降解、易迁移、疏水性强、易吸附污染物、常被动物误食等特点,其在自然环境中的污染现状及风险已引起广泛关注。而多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)作为典型有机污染物在水环境中易被生物吸收并富集。海洋生态系统中,两种污染物不论以单一形态或者联合形态均会给海洋生态环境带来一定程度的不良影响。在自然环境中微塑料常常吸附PAHs成为其载体帮助其转移,扩散污染至更大区域。然而目前对较大粒径的微塑料(>2 mm)转运PAHs的效率研究较少,而且很少考虑海水微藻会不会竞争性吸附微塑料上面的PAHs而加入PAHs的转运路径,进而由微藻携带PAHs进入食物链。因此,研究微塑料在海水中对PAHs的吸附及其转移过程中在海水微藻存在时的解吸附,以探究微塑料转运PAHs的能力和微藻竞争性吸附微塑料表面PAHs的能力,对探讨微藻是否能从微塑料表面竞争吸附PAHs,然后由微藻携带PAHs向食物链传递的路径研究至关重要。本研究以漂浮性聚乙烯(Polyethylene,PE)微塑料(2 mm)作为污染物源、菲(Phenanthrene,Phe)作为污染物、海洋微藻(海水小球藻(Chlorella vulgaris)、青岛大扁藻(Tetraselmis helgolandica var.tsingtaoensis(Chlorodendraceae:Tetraselmis))、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、球等边金藻(Isochrysis galbana))作为中间载体、等边浅蛤(Macridiscus multifarius)作为污染物受体,来解析微藻间接转运微塑料解吸附的PAHs污染物路径存在的可能性。以PE在人工海水中吸附Phe,分析PE对Phe的吸附动力学以及吸附平衡;然后以吸附Phe平衡的PE在含不同微藻浓度的海水中分析PE解吸附Phe行为和Phe的解吸附量;最后以吸附Phe平衡的PE为污染源在含藻和不含藻实验体系中研究微藻能否介导Phe向等边浅蛤传递富集。论文的主要研究结果如下:(1)在本实验条件下PE对Phe的最大吸附量为24.454μg/g,吸附反应在24 h时达到吸附平衡,吸附平衡量为23.855μg/g。Phe在PE颗粒上的吸附动力学符合准二级动力学模型。(2)PE在含不同浓度微藻海水里解吸附Phe的实验中,发现无论是否有微藻存在PE均可解吸附下吸附平衡量时80%以上的Phe,在10~6 cells/m L藻浓度实验组中微藻对PE解吸附Phe效率有增强作用,相较于海水对照组差异显著(p<0.05)。证明PE等微塑料可以作为海洋环境中PAHs等污染物的潜在源和库,而微藻可以竞争性吸附PE颗粒上吸附的Phe。(3)在微藻介导PE解吸附的Phe向等边浅蛤传递效率实验中:无藻组等边浅蛤富集平衡时其体内Phe的浓度约为66.175 ng/g,有藻组等边浅蛤富集平衡时其体内Phe的浓度约为68.464 ng/g。富集实验整体各个富集时间段中无藻组和有藻组中等边浅蛤富集Phe的浓度没有显著差异(p>0.05)。无藻组和有藻组等边浅蛤对Phe的富集系数分别为55.618 L/kg和56.681 L/kg,两组之间富集系数近似且没有显著差异(p>0.05),实验结论表明微藻在向等边浅蛤传递Phe的途径中作用不明显或作用较小而被海水传递Phe途径所覆盖。
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