【摘 要】
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每年约有3亿吨微塑料进入生态系统,导致淡水生态系统的水体和沉积物中赋存了种类繁多、丰度不一的微塑料。微塑料既为微生物提供生存载体,也会损害水生生物的健康,由此微塑料可能会进一步影响相应的生态系统功能。微生物脱氮功能作为淡水生态系统重要的功能之一,能够有效缓解水体富营养化,对氮循环具有重要作用;微塑料可能对微生物脱氮产生影响,这种影响机制可能由于底栖动物的参与更加复杂,然而目前鲜见微塑料对淡水生态系
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每年约有3亿吨微塑料进入生态系统,导致淡水生态系统的水体和沉积物中赋存了种类繁多、丰度不一的微塑料。微塑料既为微生物提供生存载体,也会损害水生生物的健康,由此微塑料可能会进一步影响相应的生态系统功能。微生物脱氮功能作为淡水生态系统重要的功能之一,能够有效缓解水体富营养化,对氮循环具有重要作用;微塑料可能对微生物脱氮产生影响,这种影响机制可能由于底栖动物的参与更加复杂,然而目前鲜见微塑料对淡水生态系统微生物脱氮功能影响的研究,其机制尚不明确。本研究通过室内微宇宙系统,首先分析了不同类型（PLA、PVC、PE）和不同浓度（0.1%wt.、1%wt.和10%wt.）微塑料对水体和沉积物中微生物脱氮功能（反硝化和厌氧氨氧化过程）的影响;然后进一步研究了在底栖动物参与下,不同浓度PE（0.1%wt.、1%wt.）胁迫对微生物脱氮过程的影响。本研究通过分析水质指标、微生物群落结构、脱氮功能基因（nir S、hzs B）和反硝化和厌氧氨氧化速率,探明不同浓度和类型微塑料对淡水生态系统中的微生物脱氮功能的影响。研究成果将为环境微塑料对生态系统功能的影响提供理论基础,对指导预防微塑料污染的环境生态风险具有重要现实意义。主要结论如下:微塑料对水相和沉积物系统中上覆水溶解性无机氮产生了不同的影响,水相系统里的NH4+-N（主要的无机氮形式）浓度约为沉积物系统的15倍,NO3--N约为沉积物系统的3/5,相比于沉积物,水相系统氨氧化速率可能较低;微塑料对N循环的影响随微塑料的类型和浓度发生变化:水相所有处理组中,仅有10%wt.PLA显著促进了微生物脱氮过程,而沉积物中不同类型和浓度的微塑料对微生物脱氮产生的影响不同;沉积物系统中,低浓度（0.1%wt.）的微塑料提升了微生物脱氮速率,在不同类型微塑料中,其数值分别为:PLA(46.91 nmol N g-1h-1)、PE(41.82 nmol N g-1h-1)、PVC(32.26 nmol N g-1h-1),是对照组的1.55、1.38和1.07倍;1%wt.浓度PLA和PE分别提升了微生物脱氮速率(45.69和42.00 nmol N g-1h-1),为对照组的1.51和1.39倍,而1%wt.浓度PVC抑制了微生物脱氮(28.60 nmol N g-1h-1);高浓度（10%wt.）PLA和PE提升了微生物脱氮速率,但PE的促进效果减弱,分别为(52.75 nmol N g-1h-1和31.08 nmol N g-1h-1),是对照组的1.75和1.03倍,而PVC显著抑制微生物脱氮(22.23 nmol N g-1h-1),其脱氮速率下降了26%。PE微塑料促进了淡水沉积物微生物脱氮,提高了反硝化和厌氧氨氧化细菌基因数量,进而提高了微生物脱氮速率,降低了NO3-的浓度,然而随着PE微塑料浓度的升高,微生物脱氮速率降低;0.1%wt.和1%wt.PE的脱氮率分别为:40.63 nmol N g-1h-1和26.27 nmol N g-1h-1,为对照组的1.1倍和0.59倍;底栖动物摇蚊幼虫显著促进了微生物脱氮,其提高了反硝化细菌基因丰度(9.39E-03 copies g-1ml-1),脱氮速率为对照组的2.23倍(36.97 nmol N g-1h-1);当系统中同时添加摇蚊幼虫和微塑料时,其微生物脱氮速率小于摇蚊和微塑料单独存在的处理组脱氮速率之和,摇蚊幼虫对微生物脱氮功能的促进作用被微塑料产生的副作用部分抵消;特别是在高浓度（1%wt.PE）下,这种抵消作用更加明显。
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