可生物降解PBAT微塑料诱导淡水微藻Gloeocystis ampla代谢与超微结构变化的毒理研究

《Algal Research》：Biodegradable PBAT-derived microplastics induce metabolic and ultrastructural alterations in Gloeocystis ampla (Kützing) Rabenhorst

本研究揭示了可生物降解塑料PBAT衍生的微塑料（P-MPs）对淡水微藻Gloeocystis ampla的毒性效应。通过SEM/TEM等技术表征发现200-300 nm的P-MPs能通过抑制生长（最高36.5%）、改变色素含量、诱导脂滴积累等机制造成细胞超微结构损伤，警示生物降解塑料仍可能对水生生态系统产生潜在风险。

　　

亮点

微藻作为水生生态系统的基石，在氧气生产和碳循环中扮演关键角色。然而微塑料（MPs）污染正通过影响初级生产者而威胁整个水生食物网。本研究首次系统揭示可生物降解PBAT微塑料（P-MPs）对Gloeocystis ampla的毒性机制，为评估新型塑料的环境风险提供重要依据。

实验设计

微藻因其对污染物的高敏感性和快速增殖特性，成为理想的生态毒理学指示生物。本研究分两阶段进行：首先通过碱降解法制备P-MPs并进行表征（包括SEM、TEM、DLS和FTIR分析）；随后评估P-MPs暴露96小时对G. ampla生化指标和细胞超微结构的影响。

P-MPs表征

如图1所示，原始PBAT粒径为2-5 μm，经NaOH处理后减小至200-300 nm。FTIR检测到酯键（C=O）在1710 cm^-1处的特征峰，证实PBAT成功降解为纳米级微塑料。Zeta电位测定显示颗粒表面带负电（-25.1 mV），这增强了其与藻类细胞的相互作用能力。

讨论

PBAT微塑料通过物理遮蔽和化学干扰双重机制影响微藻生理：1）纳米级颗粒附着细胞表面阻碍光吸收，导致叶绿素a/b含量显著下降；2）诱导类胡萝卜素代偿性增加，启动光保护机制；3）引起碳水化合物（363.2→209.9 mg L^-1）与蛋白质（103.5→415.8 mg L^-1）代谢紊乱；4）促进脂滴积累（最高达18.3%产率），可能是细胞应对能量胁迫的适应性反应。透射电镜观察到叶绿体降解和P-MPs内化现象，证实超微结构损伤。

结论

PBAT微塑料即使可生物降解，仍能通过引起代谢失衡和细胞器损伤对淡水微藻产生显著胁迫。研究强调需重新评估生物降解塑料在自然水体中的生态风险，为制定相关环境政策提供科学依据。