微塑料与四环素对铜绿微囊藻的共同影响研究

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自然环境中的微塑料对水体的污染问题已引发了全球的关注,目前有关微塑料对水体污染问题的报道研究层出不穷,然而关于微塑料对淡水中的初级生产者微藻的影响研究却不多。微塑料广泛存在于淡水环境中,作为水环境中的新兴持久性污染物,不可避免地会对微藻的环境行为产生影响。浮游植物微藻在整个水生生态系统中占据着不可或缺的地位,它是最常见的原核生物之一,也是水生生态系统中的初级生产者。然而,关于微塑料对微藻的影响机理尚不明确,需要进一步探究微塑料对微藻的影响机理及毒理机制,明确微塑料影响下微藻的环境行为变化对水环境水质评价具有重要意义。近年来,抗生素的滥用已成为全球性的环境问题,由于抗生素的潜在危害、毒性作用和持久性,对生态环境和人体健康的危害,已经引起了人们的广泛关注。然而,在自然淡水水体环境中,微塑料往往不是独立于生态系统之外的,而是会与其他的水体污染物产生相互作用,对水环境产生复合污染,增加水体污染的复杂性。目前有很多研究报道发现有害污染物易被微塑料吸附,从而对微藻的生长产生复合影响,因此有需要对在微塑料与抗生素的单独及共同胁迫下,对微藻的生长的毒性影响进行更深入的研究。本研究选取了水体中检出浓度最高,使用最为广泛的两种微塑料:聚丙烯(Polypropylene,PP)和聚氯乙烯(Polyvinyl chlorid,PVC),并选取四环素(Tetracycline,TC)为典型抗生素,以蓝藻中的铜绿微囊藻作为受试生物,着重探究了微塑料与四环素对铜绿微囊藻的毒性效应影响,包括微塑料和四环素对铜绿微囊藻的单一和联合毒性效应。尝试通过铜绿微囊藻在不同胁迫下的生长应激反应,探究微塑料与四环素对铜绿微囊藻的毒性作用机理,同时为微塑料及抗生素在淡水水体环境中对水生植物的潜在风险提供科学的评估依据。此外,考虑到环境中微塑料对水中污染物的吸附行为,系统研究了微塑料对四环素的吸附及吸附行为对藻类毒性试验的影响。本研究的主要内容及结论如下:(1)研究发现,高浓度微塑料对铜绿微囊藻的生长具有一定的抑制作用,反之,藻的生长在低浓度条件下并无显著变化,PVC对藻的抑制效果强于PP。同时监测了培养期水质指标的变化,发现在藻的培养周期内,藻液中总有机碳含量受藻生物量的累积的影响,藻细胞对总氮总磷的消耗率随着藻密度的增加而增加。(2)微塑料与TC复合体系对铜绿微囊藻的毒性影响表现为拮抗作用。微塑料与TC的复合体系对藻生长的抑制作用低于单独的TC对藻的抑制作用,并且,PVC与TC的复合体系毒性下降幅度大于PP和TC体系,PVC与TC对藻的复合毒性低于PP与TC对藻的复合毒性。PVC和PP对TC的吸附能力是其毒性降低的重要原因。(3)PVC和PP两种微塑料对TC的吸附等温线数据符合Freundlich等温线模型,四环素在PVC、PP上的吸附行为主要受静电作用的影响,不受离子强度变化的影响。
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