微塑料与多环芳烃的微尺度邂逅：对波罗的海沿岸生物膜群落的潜在影响

研究人员针对微塑料(MPs)与多环芳烃(PAHs)的交互作用及其对水生生物膜群落的影响展开研究，通过原位孵育实验发现聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)对PAHs的吸附模式显著不同，且PAHs浓度与生物膜群落组成密切相关。该研究揭示了MPs作为污染物载体对生态系统的复合影响，为环境风险评估提供了新视角。

　　

在当今环境科学领域，微塑料(MPs)和多环芳烃(PAHs)这两类污染物如同潜伏的"生态刺客"，正通过复杂的交互作用威胁着水生生态系统。随着全球塑料污染日益严重，MPs在海洋中的总量已超过5万亿片，而PAHs作为典型的持久性有机污染物(POPs)，每年有数百万吨通过工业排放和石油泄漏进入水体。更令人担忧的是，MPs表面的疏水特性使其成为PAHs的"顺风车"，这种"污染物搭便车"现象可能放大生态风险。然而，这种复合污染如何影响水生微生物这一"生态基石"，仍是未解之谜。

德国联邦材料研究与测试研究所(BAM)和莱布尼茨波罗的海研究所(IOW)的Jessica X. Song团队在《Environmental Microbiome》发表的研究，首次系统揭示了MPs-PAHs-微生物三者的相互作用机制。研究人员在波罗的海沿岸三个典型站点(德国Heiligendamm、Hohe Düne和波兰Sopot)开展了为期6周的原位孵育实验，采用聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和水族石作为基质，结合16S rRNA扩增子测序和PAHs液相色谱-荧光检测技术，解析了污染物吸附模式与生物膜群落的关联性。

主要技术方法
研究团队设计金属网笼原位孵育系统，收集PE、PS和石质基质的生物膜样本；通过超声波辅助溶剂萃取结合硅胶净化处理PAHs；采用Illumina MiSeq平台对V3-V4区16S rRNA基因进行双端测序；使用DADA2算法处理序列数据并基于SILVA数据库进行物种注释；通过Bray-Curtis距离矩阵和冗余分析(RDA)评估环境因子与微生物群落的关系。

PAHs吸附的基质特异性

研究发现PE在低盐度的Sopot站点表现出最强的PAHs富集能力，总PAHs浓度增加近3倍，尤其对3-4环PAHs(芴、菲、蒽)吸附显著。相比之下，PS的PAHs含量保持稳定，推测其PAHs主要来自生产残留；而水族石则呈现PAHs"渗出"现象，浓度下降43-78%。这种差异揭示了聚合物性质(如PE的橡胶态结构)对污染物运移的关键影响。

生物膜群落的动态响应

16S分析显示，生物膜以α-变形菌纲(主要是红杆菌目)、拟杆菌纲(黄杆菌目)和γ-变形菌纲为主。特别值得注意的是，PE在Sopot站点形成的生物膜中，伯克霍尔德菌目(Burkholderiales)占比超过90%，且与3-4环PAHs浓度呈强正相关(R=0.289, p=0.001)。冗余分析表明，温度、盐度与芴、荧蒽等PAHs共同解释了69.9%的群落变异，证实了环境-污染物-微生物的三方互作。

多样性抑制效应
研究观察到PAHs的复合暴露会降低生物膜多样性，尤其在PE基质上最为显著。Sopot站点的PE生物膜Shannon指数最低，与高PAHs负荷相关，这与Fernández-Juárez等发现的氟蒽抑制细菌生长的结论相呼应。这种"选择性压力"可能改变微生物群落的生态功能。

该研究开创性地证实了MPs不仅是PAHs的载体，更通过改变吸附模式重塑了水生微生物群落。PE在河口区域的强PAHs富集能力及其对烃类降解菌的选择作用，提示我们需要重新评估不同塑料聚合物的环境风险。特别值得注意的是，研究中发现的伯克霍尔德菌目等"PAHs指示菌"可能成为监测污染的新生物标志物。这些发现为理解复合污染物的生态效应提供了分子层面的证据，对制定针对性的海洋保护政策具有重要指导意义。未来研究需进一步明确PAHs-MPs复合体对微生物代谢网络的长期影响，以及这种改变如何通过食物链传递至更高营养级。