《Marine Pollution Bulletin》：Grazing the plastisphere: Trophic transfer of the bioaccumulated metals to
Artemia salina
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微塑料表面形成的生物膜（plastisphere）受营养和铜浓度影响，导致不同群落对铜的生物积累能力差异显著。通过卤虫摄食实验发现，携带高铜生物膜的微塑料可显著增加卤虫体内的铜负荷，证实了金属通过食物链传递的可能性，为评估海洋微塑料污染生态风险提供了新视角。
O. Lazzeroni|N. Cukrov|A. Barré|B. Oursel|R. Bunet|A.-M. Cindri?|J.-F. Briand|V. Lenoble
法国土伦大学、艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心（CNRS）、IRD、MIO，土伦
摘要
在任何水生环境中，微塑料（MPs）都会迅速被微生物群落所定殖，形成一种被称为“plastosphere”的生物膜，这改变了微塑料的表面性质。研究表明，生物膜显著增加了金属的积累量。然而，生物膜群落结构对金属负荷水平的影响仍知之甚少，尤其是海水中的营养物质的作用。此外，污染物的生物积累引发了更高营养级生物对受污染微塑料的摄食（或摄入）问题。为了解决这个问题，我们在受控条件下研究了plastosphere的发育和生长过程。使用来自法国西北部地中海土伦湾的天然海水，在不同的溶解营养物质条件下测定了原核生物和真核生物的生物膜多样性。添加营养物质后，不同生物膜群落之间的铜积累量存在显著差异。随后，我们将被生物膜定殖的微塑料作为Artemia salina种群的食物。经过一周的专门摄食后，Artemia salina体内的金属负荷显著增加，这与生物膜中较高的金属积累量相关。plastosphere中较高的金属生物积累量导致累积的铜含量增加，从而证明了营养级的转移。
引言
微塑料（MPs）是指直径小于5毫米的颗粒，其来源包括初级和次级来源（Hartmann等人，2019年）。随着全球微塑料产量的增加（2024年达到4.309亿吨，PlasticsEurope，Plastics the Facts，2025年），人们对微塑料在环境中的影响越来越关注。除了数量之外，塑料的设计使其在环境条件下具有高度持久性。其轻质特性使其能够通过洋流在各种水域中传播，并在遥远的环境中积累（Nawab等人，2023年；Rashid等人，2025年）。一旦进入水生环境，微塑料很快就会被多种微生物群落定殖，形成所谓的“plastosphere”（Zettler等人，2013年）。这种由原核生物和真核生物组成的微生物联盟嵌入到一种外聚物基质中，具有很强的金属结合能力（Liu等人，2021年；Djaoudi等人，2022年）。尽管已经证明微塑料可以积累微量金属（Richard等人，2019年；Tesán Onrubia等人，2021年；Djaoudi等人，2022年；Barré等人，2024年；Lenoble等人，2024年），但导致生物积累的机制尚未完全了解（Lenoble等人，2024年）。此外，生物膜发育条件、选定的微生物群落、外聚物基质与微量金属的动力学（生物积累和淋溶）之间的关系目前尚不清楚。铜（Cu）是一种必需的微量元素，但在高浓度下可能成为污染物。水生生态系统中的铜污染有多种人为来源，其中来自海洋船舶的防污涂料的铜淋溶是最主要的污染源之一（Lagerstr?m等人，2020年）。
地中海是一个寡营养到中营养的区域，磷（P）的浓度特别低，但在沿海和港口地区营养物质浓度逐渐增加，这些地方的微塑料浓度最高（Sharma等人，2021年；Tesán Onrubia等人，2021年）。之前通过野外实验方法已经确定了物理化学参数（如温度、盐度或pH值）对海洋生态系统中生物膜多样性和组成的影响（例如Briand等人，2022年；Philippe等人，2023年）。尽管已经部分研究了营养物质对大型人工基底上生物膜多样性的影响（Lawes等人，2016年；Miao等人，2020年），但营养物质富集对生物膜群落以及随后微塑料中金属生物积累的作用仍不清楚。因此，本研究旨在测试营养物质和铜浓度对在微塑料上生长的生物膜群落的影响。同时，也旨在评估不同铜生物积累程度引起的群落差异。
海洋生物摄入含有金属的微塑料可能会引起毒性，并影响多个营养级（Hildebrandt等人，2021年）。我们假设当生物摄食含有微量金属的生物膜时，是否也会发生同样的情况？本研究旨在更好地评估微塑料及其相关plastosphere的生态毒性影响。
实验部分
所有容器和餐具首先用Milli-Q水（Millipore 18.2 MΩ）冲洗，然后用10%的盐酸（分析级HCl，Fisher Scientific）清洗，最后再次用Milli-Q水彻底冲洗。
微塑料上微生物群落的α多样性
通过丰富度指数（Chao1）分析展示了原核生物（a）和真核生物（b）群落的α多样性（图1）。两个指数的原核生物值都高于真核生物。对于原核生物，丰富度指数分析显示六种条件之间存在显著差异（ANOVA，p: 0.0435）。然而，在条件C、P和NP之间，以及条件C、P、NP与添加了相应铜（Cu、CuP）的条件之间，没有观察到显著差异。
营养物质对plastosphere多样性的影响大于铜
真核生物群落的α多样性明显低于原核生物群落（图1），这一趋势在海洋生物膜（Briand等人，2018年）和各种生态系统（Zhao等人，2025年）中都有观察到，这可能是由于原核生物的丰度较高（Dang和Lovell，2016年），估计每毫升约含有1.10^6个细菌（Bianchi，1990年）。
在我们的中型实验中，添加铜以达到较高但仍然具有环境相关性的浓度时，仅对
结论
本研究旨在更好地理解环境参数（如营养物质）和微量金属污染物对浸入塑料片上生长的生物膜多样性和组成的影响。我们发现，在海水中添加营养物质和铜会导致微塑料上形成的原核生物和真核生物生物膜群落的不同。这些不同的群落在铜的生物积累能力上存在差异。
关于生物积累的微量金属的潜在营养级转移
CRediT作者贡献声明
O. Lazzeroni：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，数据分析。N. Cukrov：撰写 – 审稿与编辑，研究，数据分析。A. Barré：审稿与编辑。B. Oursel：撰写 – 审稿与编辑，研究。R. Bunet：撰写 – 审稿与编辑，概念化。A.-M. Cindri?：撰写 – 审稿与编辑，研究。J.-F. Briand：撰写 – 审稿与编辑，监督，研究，概念化。V. Lenoble：
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Lenoble Veronique表示获得了Joint Program Initiative Oceans的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
