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Picarro | 微塑料对淡水系统沉积物中温室气体排放和微生物群落的影响

日期: 2022-10-27
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Picarro | 微塑料对淡水系统沉积物中温室气体排放和微生物群落的影响

在大气、陆地、海洋和湖泊环境中均已发现了微塑料(颗粒<5 mm)。不同的微塑料具有不同的密度,范围为20-1400 kg/m3。相当一部分人造塑料比水重,当其进入到水环境中时,会进入到沉积物系统中。已有研究表明,海洋沉积物中微塑料的存在会改变沉积物微生物群落组成,显著影响N循环,并会影响沉积物生物地球化学过程等。在全球气候变暖的背景下,在沉积物-水-大气界面,湖泊生态系统的物质交换更频繁,其对环境变化更敏感,因此,应该重视微塑料对淡水沉积物的影响。此外,淡水湖泊,水库及其沉积物是温室气体排放的重要来源。应注意微塑料进入淡水沉积物中时是否会影响其生态环境、温室气体排放和微生物群落。近来,微塑料研究重点已逐渐从海洋水环境转向淡水和沉积环境。然而,很少有研究关注淡水沉积环境中微塑料的影响和生态效应。

基于此,在本文中,来自南开大学环境科学与工程学院的研究团队选择5~2000 μm的微塑料进行实验。将六种不同直径的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)颗粒长期(90天)暴露在淡水沉积物中,研究其对温室气体排放(利用Picarro G2508温室气体分析仪测量CO2CH4N2O浓度)、养分循环和微生物群落的影响。作者假设:(1)不同粒径的PET可以在不同程度上促进淡水沉积物系统温室气体排放;(2)PET可以影响微观世界的生化环境和淡水沉积物中的微生物群落;(3)不同粒径的微塑料在不同培养期发挥着作用。

【结果】

Picarro | 微塑料对淡水系统沉积物中温室气体排放和微生物群落的影响

Picarro | 微塑料对淡水系统沉积物中温室气体排放和微生物群落的影响

温室气体排放率。

Picarro | 微塑料对淡水系统沉积物中温室气体排放和微生物群落的影响

生化变量主成分分析图。(a) 培养3天后测量的变量,(b) 培养90天后测量的变量。

【结论】

研究发现从微塑料直接进入淡水沉积物中7-30天,5 μm粒径的PET可以促进CO2排放。暴露3天后,50 μm-800 μm的微塑料对CO2排放具有粒径效应。在5μm实验组,N2O排放在培养7天后显著促进。在微生物作用下,微塑料逐渐分解,而微塑料也会影响微生物丰度和微生物群落结构。在微塑料暴露期间,所释放的有机物会影响生态系统碳、氮循环。在全球生态系统中,应该更多关注沉积物中微塑料再悬浮对碳、氮元素循环的潜在影响。微塑料将会影响哪种有机物,哪种有机物在微生物群落结构中发挥着决定性作用,这需要进一步研究。

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