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Picarro | 微塑料對(duì)淡水系統(tǒng)沉積物中溫室氣體排放和微生物群落的影響

日期: 2022-10-27
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Picarro | 微塑料對(duì)淡水系統(tǒng)沉積物中溫室氣體排放和微生物群落的影響

在大氣、陸地、海洋和湖泊環(huán)境中均已發(fā)現(xiàn)了微塑料(顆粒<5 mm)。不同的微塑料具有不同的密度,范圍為20-1400 kg/m3。相當(dāng)一部分人造塑料比水重,當(dāng)其進(jìn)入到水環(huán)境中時(shí),會(huì)進(jìn)入到沉積物系統(tǒng)中。已有研究表明,海洋沉積物中微塑料的存在會(huì)改變沉積物微生物群落組成,顯著影響N循環(huán),并會(huì)影響沉積物生物地球化學(xué)過(guò)程等。在全球氣候變暖的背景下,在沉積物-水-大氣界面,湖泊生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)交換更頻繁,其對(duì)環(huán)境變化更敏感,因此,應(yīng)該重視微塑料對(duì)淡水沉積物的影響。此外,淡水湖泊,水庫(kù)及其沉積物是溫室氣體排放的重要來(lái)源。應(yīng)注意微塑料進(jìn)入淡水沉積物中時(shí)是否會(huì)影響其生態(tài)環(huán)境、溫室氣體排放和微生物群落。近來(lái),微塑料研究重點(diǎn)已逐漸從海洋水環(huán)境轉(zhuǎn)向淡水和沉積環(huán)境。然而,很少有研究關(guān)注淡水沉積環(huán)境中微塑料的影響和生態(tài)效應(yīng)。

基于此,在本文中,來(lái)自南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)選擇5~2000 μm的微塑料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將六種不同直徑的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)顆粒長(zhǎng)期(90天)暴露在淡水沉積物中,研究其對(duì)溫室氣體排放(利用Picarro G2508溫室氣體分析儀測(cè)量CO2,CH4N2O濃度)、養(yǎng)分循環(huán)和微生物群落的影響。作者假設(shè):(1)不同粒徑的PET可以在不同程度上促進(jìn)淡水沉積物系統(tǒng)溫室氣體排放;(2)PET可以影響微觀世界的生化環(huán)境和淡水沉積物中的微生物群落;(3)不同粒徑的微塑料在不同培養(yǎng)期發(fā)揮著作用。

【結(jié)果】

Picarro | 微塑料對(duì)淡水系統(tǒng)沉積物中溫室氣體排放和微生物群落的影響

Picarro | 微塑料對(duì)淡水系統(tǒng)沉積物中溫室氣體排放和微生物群落的影響

溫室氣體排放率。

Picarro | 微塑料對(duì)淡水系統(tǒng)沉積物中溫室氣體排放和微生物群落的影響

生化變量主成分分析圖。(a) 培養(yǎng)3天后測(cè)量的變量,(b) 培養(yǎng)90天后測(cè)量的變量。

【結(jié)論】

研究發(fā)現(xiàn)從微塑料直接進(jìn)入淡水沉積物中7-30天,5 μm粒徑的PET可以促進(jìn)CO2排放。暴露3天后,50 μm-800 μm的微塑料對(duì)CO2排放具有粒徑效應(yīng)。在5μm實(shí)驗(yàn)組,N2O排放在培養(yǎng)7天后顯著促進(jìn)。在微生物作用下,微塑料逐漸分解,而微塑料也會(huì)影響微生物豐度和微生物群落結(jié)構(gòu)。在微塑料暴露期間,所釋放的有機(jī)物會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)。在全球生態(tài)系統(tǒng)中,應(yīng)該更多關(guān)注沉積物中微塑料再懸浮對(duì)碳、氮元素循環(huán)的潛在影響。微塑料將會(huì)影響哪種有機(jī)物,哪種有機(jī)物在微生物群落結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著決定性作用,這需要進(jìn)一步研究。

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