【摘 要】
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塑料因产量大、回收率低、难降解等因素,进入环境中不仅会对生态系统造成破坏,还会对生活在其中的生物造成威胁。本文就塑料生物降解效果差、预处理对塑料影响不明确等问题,将物化预处理与生物降解两种方法进行耦合,筛选最佳塑料预处理方法,并以黄粉虫为塑料生物降解源,通过黄粉虫代谢产物和肠道菌群的表征和测序分析,探究物化预处理对黄粉虫降解塑料的影响和黄粉虫取食预处理塑料肠道微生物响应。本文从预处理对塑料的影响入
【基金项目】
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微塑料生物降解增强机制与副产物资源化技术.城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题（2019DX02）
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塑料因产量大、回收率低、难降解等因素,进入环境中不仅会对生态系统造成破坏,还会对生活在其中的生物造成威胁。本文就塑料生物降解效果差、预处理对塑料影响不明确等问题,将物化预处理与生物降解两种方法进行耦合,筛选最佳塑料预处理方法,并以黄粉虫为塑料生物降解源,通过黄粉虫代谢产物和肠道菌群的表征和测序分析,探究物化预处理对黄粉虫降解塑料的影响和黄粉虫取食预处理塑料肠道微生物响应。本文从预处理对塑料的影响入手,发现PE微塑料、PVC微塑料、PE塑料膜的最佳预处理方式是紫外照射预处理,而PVC塑料膜的最佳预处理方式是硝酸预处理。四种塑料经过预处理后质量分别减小6.29%、4.16%、15.34%和13.34%,表面出现凹陷和裂痕;FTIR和Raman光谱显示塑料经预处理后C-C键断裂并伴随C=O键等官能团生成;此外,PE塑料膜和PVC塑料膜的晶型结构发生改变,PVC微塑料、PE塑料膜和PVC塑料膜中的增塑剂DEHP降解。黄粉虫取食预处理塑料代谢产物的表征结果表明,四种塑料经过黄粉虫肠道后热失重和晶型结构发生变化,C-H、C-C、C-Cl键等塑料本身结构被破坏,有新的C-O、C=O、C≡C、O-H、N-H等官能团生成,排泄物主要成分为长链烷烃和长链脂肪酸。相比塑料原样,黄粉虫取食预处理的塑料排泄物热失重和晶型结构都会发生改变;硝酸预处理对黄粉虫降解PVC塑料膜产生促进作用,排泄物中出现了分子链更短的短链烷烃和长链脂肪酸。通过黄粉虫取食预处理塑料肠道微生物群落结构变化的分析发现,黄粉虫肠道优势菌属有Hafnia、Morganella、Enterobacter等,其中Enterobacter为塑料降解菌;黄粉虫取食不同种类塑料肠道菌群的物种丰度和生物多样性并无显著性差异,但会影响肠道菌群结构、功能蛋白和代谢通路的组成,而预处理并未对其产生影响。本文对物化预处理与生物降解对塑料的影响和黄粉虫取食预处理塑料肠道微生物响应进行了深入探究,对塑料预处理、塑料的生物降解的研究具有重要的意义,为提高塑料生物降解效率提供了新思路。
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