应用特异性塑料成分与环境条件对淡水生物膜藻类色素和微生物活性的复合影响

《Environmental Pollution》：Combined effects of application-specific plastic composition and environmental conditions on algal pigments and microbial activity of freshwater biofilms

本文探讨了不同应用类别（医疗/食品级vs非医疗/食品级）塑料的化学组成与淡水环境因素（如悬浮固体、光照）对生物膜（藻类色素组成、微生物活性）的复合影响。研究发现，除酯酶活性（esterase activity）在塑料表面显著更高外，微生物生物量和代谢功能主要受环境因素调控，而藻类色素组成则同时受塑料应用类别和环境条件影响，强调了在评估塑料生态风险时需综合考虑材料属性、应用目的和环境背景。

　　

Highlight

不同应用类别塑料组间的溶解有机碳释放速率

在材料放入水池培养前，我们测量了每种材料在水中释放有机化合物的能力。基于该实验，根据其应用类别，材料间释放的溶解有机碳（DOC）存在显著差异（单因素方差分析，F = 27.05, p < 0.010，参见补充材料中的图 S2）。与非医疗/食品级（NMF）组相比，医疗/食品级（MF）组的DOC释放速率更高（NMF组：1.3±0.7 μg·cm^-2·周^-1；MF组：0.6±0.4 μg·cm^-2·周^-1；Tukey事后检验 p < 0.05）。

材料对生物膜生物量和藻类组成的影响（H1）

关于不同材料间总藻生物量和生物量组成存在显著差异的第一个假设（H1）未被我们的实验验证。所有材料间的有机碳和叶绿素a（chlorophyll-a）浓度均具有可比性，但检测到所有三个水池中的环境条件均产生显著影响（图1B和1E）。实际上，三个水池之间悬浮固体和光照暴露的意外梯度可能在生物膜发育过程中发挥了关键作用。

Conclusion

本研究开创性地定量分析了多种不同应用类别的塑料材料对淡水微生物群落的影响，重点关注了迄今为止很少被研究的生物膜组分——微藻。我们的研究结果表明，微生物生物量和代谢活动主要受环境因素（例如，悬浮固体、光照暴露）而非材料或其应用类别的影响，但酯酶活性（esterase activity）除外，该活性在塑料上发现的生物膜中显著高于对照物上的生物膜。藻类色素组成同时受应用依赖性塑料成分和环境条件的控制。我们的研究强调了需要考虑材料属性（例如，聚合物类型）、预期应用（例如，特定化学组成）和环境条件（例如，光照、悬浮固体），以更好地理解塑料-微生物相互作用，这将有助于改进指导并最终制定关于聚合物和化学添加剂的有效未来法规。