海岸环境中两类软质微塑料表面生物膜DNA的提取方法比较与优化

微塑料因粒径小、比表面积大,可作为重金属、有机污染物以及病原微生物的载体。已有研究表明,微塑料表面附着的微生物主要以生物膜的形式存在。本研究以山东省海岸带环境中常见的两类软质塑料——发泡类聚苯乙烯（expanded polystyrene,EPS）和聚乙烯薄膜（polyethylene films,PE）为研究对象,比较了MP FastDNA®和MOBIO PowerSoil®两种DNA提取试剂盒对微塑料表面生物膜DNA的提取效果,探讨了不同的微塑料粒径和数量对DNA提取效果的影响。结果表明,MP FastDNA®试剂盒对两种软质微塑料表面生物膜DNA的提取浓度显著低于MOBIO PowerSoil®试剂盒（1.0~12.5倍）。采用MP FastDNA®试剂盒提取的PE表面DNA的浓度约为EPS的1.3~4.4倍。当微塑料数量不大于20片时,小粒径（1~3 mm）的EPS表面生物膜DNA浓度显著高于大粒径（3~5 mm） EPS,而对于PE薄膜则相反。对于两种粒径的EPS,微塑料表面DNA浓度均随着微塑料数量的增加而显著增加,但对于小粒径（1~3 mm）的PE薄膜,DNA浓度随微塑料数量的增加呈先增后减的趋势;而大粒径（3~5 mm）的PE薄膜表面DNA浓度随微塑料数量的增加而降低。微塑料的粒径和数量对其表面DNA提取效果影响的差异与微塑料的类型及其理化性质有关。本研究可为海洋与海岸环境中微塑料表面微生物群落组成与多样性研究提供方法支撑。     

锦州湾表层海水微塑料分布特征

海洋微塑料是全球关注的新兴环境问题,海湾由于特殊的地理环境特征,成为微塑料分布研究的热点区域.本研究以锦州湾为研究海域,于2017年10月布设了11个点位开展表层海水微塑料样品采集,在实验室采用湿式氧化法开展样品前处理,应用傅立叶变换显微红外光谱仪分析鉴定微塑料成分.研究结果表明,锦州湾表层水体微塑料平均丰度为(0.9...     

微塑料对海洋桡足类摄食、排泄及生殖的影响

微塑料污染目前成为海洋污染普遍关注的一个研究热点。本文在实验室内将青岛近海常见的海洋桡足类猛水蚤暴露于不同浓度的微塑料尼龙6中,研究了猛水蚤的摄食、排泄以及生殖的变化。研究结果表明,微塑料尼龙6对猛水蚤的摄食、排泄、生殖均产生不利的影响,并且存在剂量-效应关系。微塑料尼龙6对猛水蚤摄食率、滤水率、排粪率的24 h·EC 50分别为67.7、62.2、84.1 mg·L^-1,对猛水蚤抱卵率的144 h·EC 50为30.3 mg·L^-1。“饱食感”造成猛水蚤摄食率降低,从而能量和营养摄入不足可能是导致猛水蚤抱卵率降低的原因。猛水蚤对微塑料的摄食,导致猛水蚤排泄的粪便颗粒小型化,由长椭球体变为短小椭球体,可能与其粘度或物理结构的改变有关。暴露于尼龙6的猛水蚤的粪便体积和沉降速率显著低于未暴露微塑料的对照组。本实验结果对于研究微塑料对海洋桡足类以及滤食性浮游动物的生态毒理影响具有一定的帮助。     

海洋微塑料污染现状及其对鱼类的生态毒理效应

海洋微塑料污染已成为全球性环境问题,鉴于微塑料特殊的理化性质,其对海洋生物和海洋生态系统的生态效应愈发受到关注。本文在综述海洋微塑料来源、类型和分布状况的基础上,探讨了鱼类摄入微塑料的途径及其生态毒理学效应。研究表明,全球近岸、大洋和极地海域均有微塑料分布,我国微塑料污染亦较为严重。微塑料会对包括鱼类在内的海洋生物生存造成威胁,其被鱼类摄入的主要途径是经口误食,微塑料进入鱼体后可在不同组织和器官中迁移,消化道是主要蓄积器官。微塑料对海洋鱼类的生态毒理效应主要包括:（1）影响生殖与精卵发生;（2）降低存活率;（3）影响生长发育;（4）扰乱行为;（5）导致组织病变与炎症反应;（6）导致代谢紊乱;（7）干扰神经系统;（8）导致氧化应激;（9）干扰内分泌等。未来研究应重点关注微塑料在海洋生态系统中的迁移扩散过程、不同浓度和粒径微塑料对鱼类的生态毒理效应及致毒机制研究、微塑料和其他典型海洋污染物对鱼类的联合毒性效应,以及微塑料与海洋酸化、缺氧、升温等全球环境问题的叠加效应等。     

近岸水体中海洋雪对细颗粒微塑料沉降过程影响的实验研究

海洋微塑料是全球共同面对的环境问题和挑战,然而目前海洋微塑料从源到汇的输运和沉积过程及影响机制尚不明确。已有研究发现微塑料颗粒的垂向沉降过程受到海洋雪等水体悬浮物质的影响,但是目前相关研究只局限于定性的观察分析。在实验室中模拟含有海洋雪的近岸水体环境,使细颗粒微塑料(PS微球、PVC颗粒)与海洋雪产生碰撞、聚集,观测微塑料或微塑料-海洋雪聚集体的沉降过程。研究结果表明,水体中含有海洋雪时,一方面海洋雪会促进微塑料颗粒自身的聚集,形成更大的聚集体;另一方面由于海洋雪包裹微塑料形成松散的聚集体,导致平均沉速减小。50 μm以下的微塑料其沉降过程受海洋雪的影响较大,平均沉速减小35%以上;微塑料密度越大,受海洋雪的影响越小,平均沉速减小10%以下。沉降速率的减缓,意味着微塑料在水柱中的停留时间增加,处于不同深度的水生生物可能有更多时间和概率与微塑料接触,增加了鱼类等水生生物摄入微塑料的风险。     

海洋微微型真核生物分子多样性的研究方法

微微型真核生物在海洋中广泛存在,是初级生产力的重要贡献者,也是微食物环的重要组成部分.由于微微型真核生物形体微小且不同种类缺乏明显形态学特点,故而难以利用电镜等传统方法精确研究其系统发生关系和种类组成.运用分子生物学技术直接对微微型真核生物种类组成进行研究已成为微微型真核生物多样性研究的重要方法.本文概述了目前世界范围内的微微型真核生物分子多样性研究进展以及我国在该领域中的研究状况.综述了微微型真核生物分子多样性研究中常用的靶标基因,包括18S rDNA和ITS序列等真核生物保守基因及psbA和rbcL等功能基因;常用的分子生物学方法,如克隆文库构建、DGGE/TGGE、PCR-RFLP/T-RFLP、FISH、宏基因组等;以及目前研究方法中存在的一些问题.     

聚苯乙烯微塑料对东海原甲藻生长的影响

微塑料是海洋中的一种污染物,近年来已成为全球关注的热点环境问题。东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）是我国东海海域常见的有害赤潮藻,目前尚未有关于微塑料污染对东海原甲藻影响研究的报道。为了探讨聚苯乙烯（PS）微塑料对东海原甲藻生长的影响机制,阐明海洋微塑料对东海原甲藻生长的影响,本研究开展了东海原甲藻在聚苯乙烯微塑料差异化暴露条件下的生长动力学室内模拟实验。结果显示：①5 mg/L溶解性有机质（DOM）可促进东海原甲藻的生长;②10 mg/L（0.1 μm粒径）的聚苯乙烯微塑料对东海原甲藻前期生长的影响,表现为先抑制、后促进;③聚苯乙烯微塑料会抑制处于稳定期和衰退期东海原甲藻的生长;微塑料粒径越小、浓度越高抑制作用越强;浓度的抑制效应强于粒径的。我们研究发现聚苯乙烯微塑料会影响东海原甲藻的生长,这将为微塑料和赤潮藻复合污染生态效应以及海洋生态系统保护提供新的科学依据。     

海洋中塑料污染物的迁移、归趋及其监测

海洋塑料作为一类具有潜在生态风险的污染物,已经引起了研究人员的重点关注。大到数米的塑料垃圾,小到微米级的微塑料,塑料污染物以各种形式在海洋环境中广泛存在。因能长期以固体形式赋存于海水和沉积物中,塑料污染物比溶解性污染物更难在海洋介质中均匀分散;但近年来,各项调查活动却在远离塑料来源的大洋、极地和深海中均发现了塑料污染物,这显然与塑料在海洋环境中的迁移息息相关。一方面,海洋中塑料污染物的分布和迁移受到塑料自身性质以及多种环境因素的影响。因此,针对海洋塑料污染物设计监测方案时,有必要通过对这些因素的研判,规范和优化采样方案,有效提高采样代表性。另一方面,了解海洋塑料污染物迁移和归趋的影响因素,也是预测塑料污染物蓄积和富集的海域或层次,推断其在海洋生境中的暴露情况,进而预测其潜在风险的必要前提。本文归纳了海洋塑料污染物迁移规律的相关研究,分析了影响海洋中塑料污染物水平和垂直分布的因素,总结并列举了在海洋水体和沉积物介质中塑料污染物监测活动的常用采样方法,分析了塑料污染物监测活动方案的制订依据和注意事项。     

海水酸化和升温对孔石藻（Porolithon onkodes）共附生细菌及其诱导珊瑚幼虫附着的影响

珊瑚藻是珊瑚礁生态系统中一类主要的钙化生物,不仅能够构建、稳固礁体,而且与造礁石珊瑚关系密切,其对造礁石珊瑚幼虫附着的促进作用是退化石珊瑚群落恢复的关键。但是,面对未来气候变化,珊瑚藻对珊瑚幼虫的诱导作用会如何响应,以及该过程是否与藻体共附生细菌群落有关,目前尚不清楚。本文选取了广泛分布于我国南海珊瑚礁生态系统中的孔石藻（Porolithon onkodes）为研究对象,分别采用不同pCO2和温度培养孔石藻31 d,研究不同处理后孔石藻对鹿角杯形珊瑚幼虫附着的影响,并通过分析藻体共附生细菌群落的变化情况,探究细菌多样性与孔石藻对珊瑚幼虫诱导功能的关系。结果表明,与对照组相比,酸化（1200 ppm/1800 ppm pCO2）和升温（30 ℃/32 ℃）均没有显著影响孔石藻诱导鹿角杯形珊瑚（Pocillopora damicornis）幼虫附着,其中温度30 ℃,pCO2 1200 ppm时,珊瑚幼虫附着率最高100.00%。采用16s rRNA高通量测序技术分析了不同处理组孔石藻共附生细菌群落结构及多样性。结果表明,孔石藻共附生细菌主要由变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门等菌群构成,其中变形菌门含量达到40.34%~73.45%;与酸化相比,孔石藻共附生细菌群落对温度变化更敏感,其中32 ℃处理组具有更高的细菌多样性,但经Kruskal-wallis秩和检验显示不同温度和CO2浓度处理组,在门、纲、属水平上细菌多样性、丰度及组成均无显著性差异,说明孔石藻共附生细菌群落结构相对稳定,推测这可能与孔石藻诱导珊瑚幼虫附着不受温度和酸化影响密切相关。研究结果对预测未来气候变化对珊瑚礁生态系统的影响、制定珊瑚礁生态系统保护与修复策略具有重要的理论价值和生态意义。     

低盐度形成的微生物膜对厚壳贻贝稚贝附着的影响

为研究环境因子在厚壳贻贝(Mytilus coruscus)稚贝附着过程中的调控作用, 作者探讨了低盐度对微生物膜生物构成、群落结构的影响及所形成微生物膜对厚壳贻贝稚贝附着的影响。在实验室条件下, 研究微生物膜的日龄与干质量、细菌密度和硅藻密度、叶绿素a含量的关系及其对厚壳贻贝稚贝附着的影响。通过DGGE指纹图谱技术对微生物膜中的细菌群落结构多样性进行了分析。研究发现,盐度13和23时形成的微生物膜能有效促进厚壳贻贝稚贝的附着, 且盐度23、28d时稚贝附着率最高, 达到72%。相关性分析表明, 微生物膜的诱导活性与盐度、干质量、细菌密度、硅藻密度、日龄呈显著正相关性, 与叶绿素a无相关性。微生物膜的干质量、附着细菌密度及底栖硅藻密度明显随着日龄的增加而增加, 叶绿素a含量与微生物膜日龄无显著相关性。细菌群落在厚壳贻贝稚贝附着过程中发挥重要调控作用。     

不同材料塑料挂板对海月水母浮浪幼虫附着的影响

通过野外海区挂板的方法,探讨高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚氨酯(PUR)6种不同材料的塑料挂板对海月水母(Aurelia sp.1)附着的影响,分析不同塑料挂板表面粗糙度和海月水母附着的关系.研究结果表明:海月水母浮浪幼虫在夏末秋初可以附着在人工投放的塑料挂板附着基上,表明海岸带工程造成的人工附着基增多可能为海月水母的附着提供便利条件;海月水母螅状幼体在不同材料塑料挂板上的附着率有明显差异,PET、PUR和PVC塑料挂板海月水母螅状幼体附着率显著大于其他3种塑料挂板,其中PUR塑料挂板海月水母螅状幼体附着率最大,附着率为3.21±0.74 ind./cm2,HDPE塑料挂板海月水母螅状幼体附着率最低为0.26±0.08 ind./cm2;海月水母浮浪幼虫附着率与不同材料表面的粗糙度并不显著相关,表明塑料挂板材料的表面粗糙度并不是影响海月水母螅状幼体附着率的关键因子,而不同材料塑料挂板上形成的生物膜可能也对海月水母浮浪幼虫的附着产生影响.研究结果可为我国近岸海域有害水母海月水母暴发和防控研究提供一定的重要参考数据.     

海洋微塑料作为生物载体的生态效应

随着海洋塑料垃圾的不断增多, 海洋微塑料作为一种新型的海洋污染物逐渐受到重视。目前关于微塑料来源分布及分析方法的认识较为普遍, 大部分研究注重于海洋生物误食微塑料、微塑料吸附及释放有毒物质的环境及生态效应, 而微塑料作为微生物、附生动植物的载体作用仍有待研究。文章综述了微塑料作为生物载体的三个作用: 1) 聚集作用。微塑料表面易覆盖生物膜形成微型生物群落, 为基因水平移动提供场所, 可能引发致病基因、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, 简称ARGs)的转化、转导。2) 扩散作用。来源于污水的微塑料上可能附着生长着有害藻种、致病菌耐药菌或其他生物, 随水流移动到适宜区域, 可能引发赤潮或导致致病菌及耐药菌的传播扩散, 形成生物入侵。3) 首次提出微塑料的“捕食增强作用”概念, 即有机物、营养盐、生物群落聚集在微塑料颗粒上可提高捕食者的捕食效率, 从而促进海洋动物摄食微塑料, 进而加剧微塑料颗粒对海洋生物的毒理病理作用。文章着重阐述了“微塑料+生物”的生态效应。     

海洋微塑料来源、分布及生态效应研究进展

微塑料广泛分布于世界范围内的大洋和近海海域。作为新兴的污染物,微塑料对海洋生态环境威胁巨大。微塑料可以直接或间接被海洋动物摄入,导致其生长减缓或停滞、繁殖被抑制、寿命减短、进食量降低、耗氧量以及酶活性改变。微塑料与海洋浮游植物相互作用会对其生长、光合作用、氧化应激能力等产生影响。然而,微塑料对海洋浮游植物的致毒机理尚未完全明朗,还需更多的相关研究以探明其毒性效应机制。为保护海洋环境安全,更好的治理微塑料污染问题,有必要加强微塑料的相关研究,同时采取一系列有力的政策法规来监管塑料及微塑料的使用。     

海洋微塑料污染的生物效应研究进展

微塑料是粒径小于5mm的各类塑料碎片的总称。在环境领域中,微塑料污染已经成为人们的关注热点。近年来,海洋环境中微塑料污染日益严峻,其引发的生物与环境问题也备受关注。本文系统总结了海洋微塑料污染的生物效应研究进展,介绍了微塑料的定义、来源、分类、分布特征等研究现状,分析了微塑料对海洋环境中海水水质和沉积环境的影响,综述了微塑料对海洋生物的毒性效应,并基于研究进展提出了未来需关注的研究方向,以期为海洋微塑料对环境与生物的影响研究提供借鉴和参考。     

鄂霍次克海冷泉沉积物真核生物多样性的初步研究

从鄂霍次克海沉积物样品中提取总基因组DNA,进行核糖体rRNA基因内转录间隔区(ITS)的扩增,构建克隆文库并进行测序,对该环境下真核生物的多样性进行了初步研究。结果发现,该环境下的真核生物具有较高的多样性,主要为3大类,真核藻类、真菌和微型浮游动物。藻类和微型浮游动物的组成与前人在该海域浮游生物生态学的研究相吻合,而真菌群落具有较高的多样性,这为该区域真核生物多样性、所参与的生物地球化学过程及生态学意义的研究奠定了基础。     

海洋中微塑料的来源、分布及生态环境影响研究进展

微塑料(粒径5mm的塑料)作为海洋环境中一类新型污染物正受到越来越多的关注。我们从微塑料来源、分布和生态影响等方面总结分析了近年来海洋微塑料研究的进展。结果表明,海洋中的微塑料主要来源于在阳光、风浪和海流等作用下的海上塑料垃圾的分解,陆源塑料垃圾输入、海上船只塑料垃圾的丢弃、水产养殖业漂浮装置的废弃等是海洋中塑料垃圾的主要来源。海洋微塑料分布呈全球化趋势,近岸、大洋、深海和极地都有微塑料的存在,已有研究表明深海是微塑料的主要汇集区。微塑料不但会影响藻类的光合作用,还会影响一些海洋生物的产卵量和繁殖能力,甚至会引起某些海洋生物的营养不良甚至死亡;微塑料自身含有和表面富集的污染物会在水动力作用下影响污染物的全球分布并对海洋生物产生复合毒性影响。为减少海洋塑料垃圾,控制海洋微塑料污染并为污染防治提供支撑,保护海洋环境安全和人类健康,今后的研究方向将主要包括:不同粒径微塑料的快速分离和在线鉴别方法的建立;水动力对微塑料全球迁移变化的影响;微塑料复合毒性对海洋生态环境的污染效应及机制;管理和技术体系以及相关政策法规的制定等。     

海洋微塑料对海水青鳉毒性效应研究进展分析

海水青鳉是研究微塑料对海洋生物毒理作用的理想模式生物。文章围绕微塑料在海水青鳉中毒性研究,通过查阅相关文献,对已发表文献年度变化和地区分布进行了统计分析;通过分析实验所用微塑料种类、颗粒大小和实验浓度、暴露时间和方式以及不同生长阶段海水青鳉实验对象选择,总结归纳微塑料在海水青鳉体内代谢、肠道损伤、生长和发育毒性、生殖毒性、遗传毒性以及对其他海洋污染物的放大或缓解效应6个方面的研究结果,并以分析结果为基础,建议在后期研究海洋微塑料对海水青鳉毒性效应,应重点考虑实验时间长短、实验材料选择和实验设计、毒理作用机制分析等因素。     

青岛近海样品中聚丙烯微塑料降解微生物的富集培养及活性研究

本文以PP为唯一碳源对青岛近海海水和沉积物样品中的微生物进行实验室富集培养,对不同富集时间的富集水样及微塑料附着细菌的群落结构进行分析并对富集40 d的PP附着细菌进行分离、鉴定及PP降解活性检测。通过16S rRNA基因高通量测序及分析,发现PP附着细菌出现明显的群落演替,群落多样性随富集时间的延长而增大。PP附着细菌在富集过程中,γ-变形菌纲假单胞菌属(Pseudomonas)和不动杆菌属(Acinetobacter)细菌占绝对优势,其次为α-变形菌纲扎瓦尔金氏菌属(Zavarzinia)及拟杆菌纲(Bacteroidia)细菌。富集培养获得的铜绿假单胞菌LXI681(Pseudomonas aeruginosa)和反硝化无色杆菌LXI668(Achromobacter denitrificans)对PP具有降解活性。本研究为缓解PP微塑料污染提供了潜在的微生物菌种资源。     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)中抗生素耐受细菌多样性研究

抗生素的滥用是当前水产养殖业发展及食品安全面临的重大威胁。贻贝体内含有丰富的附生菌群,但目前尚不清楚贻贝附生菌群在抗生素残留背景下的动态变化和耐受性特征。为此进行了厚壳贻贝中抗生素耐受细菌多样性研究。将厚壳贻贝暴露于含有青霉素、链霉素和卡那霉素的养殖水体中,之后采用超声法获取含贻贝软体部组织表面附着菌群的超声液,经Zobell 2216E液体培养基培养后,将组织超声液和培养液一并经16S rDNA高通量测序来分析厚壳贻贝微生物的群落组成。结果表明,超声处理后获得的微生物主要为拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)。多重抗生素的处理可以显著下降贻贝体内微生物的OTU数,对微生物群落结构有明显影响。经264h恢复养殖后,在门水平上观察到贻贝体内微生物群落可以恢复重建,表明其具有一定的韧性。研究结果将为今后进一步探索宿主相关微生物群落构建机制及特殊抗性微生物奠定基础。     

海洋微塑料对重金属的吸附行为及其复合毒性研究进展

微塑料在海洋中的污染情况已经受到了人们广泛关注,但其与重金属相互作用产生的潜在生态风险依然需要进一步研究。本文主要综述了海洋中微塑料的来源及海水、沉积物和生物体内微塑料的污染现状,总结了部分海域微塑料上的重金属富集特征,并介绍了部分微塑料对重金属的吸附模型,最后总结分析了微塑料单独及与重金属协同作用对海洋生物的毒性效应。微塑料与重金属相互作用的结果依然存在许多不确定性,对生物体产生的毒性效应是协同、拮抗还是其他交互作用仍需更多的实验研究。本文旨在为评估微塑料与重金属相互作用造成的生态风险提供支撑,并为今后相关研究的开展提供参考。