微塑料对东寨港红树林自由生活线虫Viscosia heterolaima毒性的研究

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塑料制品被广泛生产和使用,在生活中提供便利的同时,也引发一系列的环境问题,塑料进入环境后难以降解,在经过一系列途径后可分解为粒径小于5mm的塑料残片(即微塑料,Microplastic Particles,MP),微塑料污染现已成为一个严重的全球性环境问题。近年来,微塑料的相关毒理学研究有所增多。本研究,利用东寨港红树林自由生活线虫,探讨MP对线虫Viscosia heterolaima生活史的毒性影响,了解其对小型底栖动物的毒害效应和生态风险。首先对东寨港红树林微塑料浓度及其化学组成进行测定;其次,利用玉米琼脂培养基对东寨港红树林自由生活线虫Viscosia heterolaima进行实验室内培养,并观察其生活史,通过正交试验确定线虫室内生活的最适条件;然后,以玉米琼脂线虫生长培养基作为对照组培养皿,在培养基均匀混合带荧光的MP作为暴露组培养皿,分别观察不同粒径微塑料对线虫Viscosia heterolaima致死率、线虫怀卵数、监测胚胎发育时间、后代数目等,并对不同粒径微塑料在线虫Viscosia heterolaima体内的分布进行分析,综合评估微塑料对东寨港红树林自由生活线虫生活史的影响。研究结果如下:在东寨港红树林9个采样点,1号采样点质量浓度最低,为1.41±0.20 mg·kg-1,7号采样点最高,为11.13±2.52 mg·kg-1,数量浓度分别为37.49±6.78 n·kg-1,839.51 n·kg-1±399.32 n·kg-1,其中,弹性纤维类(EF)占57.02%,其次是薄膜类(SF)占21.11%。对微塑料进行红外光谱分析,鉴定出纤维聚合物为聚丙烯、聚氯乙烯,微塑料薄膜被确定为聚乙烯和聚丙烯聚合物,发泡类为聚苯乙烯,碎片类为聚酰胺。东寨港红树林自由生活线虫Viscosia heterolaima的室内培养。胚胎发育从一细胞到蠕虫期的发育持续时间依次为:1细胞期146.71±7.48min,2细胞期100.00±6.80min,4细胞期112.71±8.17min,多细胞期353.43±9.47min,囊胚期481.14±9.92min,原肠胚期574.71±9.76 min,蠕虫期1991.71±22.78min,整个胚胎发育平均时间为62.67±1.28hr。刚孵化的线虫通体透明,体长528.33±85.86μm,在23 d左右停止生长,成虫体长为2958.22±143.00μm,线虫的成熟期为12–18 d,寿命为46 d左右。实验室内,线虫Viscosia heterolaima在25℃,20‰盐度培养,生长密度最高。微塑料颗粒对东寨港红树林线虫Viscosia heterolaima的毒性研究,结果表明,微塑料对线虫致死率浓度无线性关系,不同粒径(0.1、1.0、3.0、5.0μm)均能导致线虫死亡,其中,3μm粒径微塑料对线虫致死率最大,平均致死率达24.17%,与对照组差异极显著(P<0.01);浓度为2 mg·L-1,不同粒径微塑料暴露后,都能抑制线虫Viscosia heterolaima怀卵数、延长线虫胚胎发育时间明显、均能显著降低线虫后代数量,进而影响其生活史,其中粒径3μm对线虫的毒性最大,不同粒径微塑料均分布在线虫体内,3μm微塑料荧光强度最强。本研究较为系统地开展了我国海南东寨港红树林微塑料污染现状调查,对海南东寨港沉积物的微塑料数量丰度、质量浓度、类型和分布特征以及表面特征进行了研究。系统地比较了不同粒径的微塑料颗粒对线虫Viscosia heterolaima毒性效应,揭示了微塑料颗粒的粒径依赖性毒性。但微塑料颗粒对海洋线虫的影响机制较复杂,值得进一步深入研究。本研究为今后系统评估微塑料的生态风险,制定有效的防护策略奠定了理论基础,环境中MP的健康影响不容忽视。
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