《Journal of Hazardous Materials》：Retention of source microbial signals in plastispheres of fibrous plastic debris after translocation
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•受控转移实验将纤维塑料生物膜与其先前的暴露历史联系起来。•口罩上的塑料球体在转移后仍保留了暴露历史信号。•保留的信号与原始生物膜一致，而非源水残留所致。•分离口罩各层后发现，内层和外层携带了更清晰的源信号。•转移后群落重新组装，但保留了源条件化的印记。引言水生塑料碎片为微生
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受控转移实验将纤维塑料生物膜与其先前的暴露历史联系起来。
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口罩上的塑料球体在转移后仍保留了暴露历史信号。
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保留的信号与原始生物膜一致，而非源水残留所致。
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分离口罩各层后发现，内层和外层携带了更清晰的源信号。
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转移后群落重新组装，但保留了源条件化的印记。
引言
水生塑料碎片为微生物定殖提供了持久且可移动的基质，从而形成通常被称为"塑料生物圈"的表面附着生物膜[1]、[2]、[3]、[4]。与周围浮游生物群落相比，塑料生物圈群落可受表面附着、基质特性、生物膜发育以及塑料-水界面局部理化条件的影响而呈现不同的结构[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。对于纤维塑料碎片而言，多层纤维网络、高比表面积、保水能力以及物理异质性的定殖区域可能进一步增加塑料生物圈发育的空间变异性[8]、[10]、[11]、[12]、[13]。尽管以往研究主要表征了暴露过程中塑料生物圈的组成、演替和环境差异，但当已定殖的碎片被转移到新的接收环境后，源条件化的塑料生物圈是否仍可被区分这一问题仍未得到充分解决[14]、[15]、[16]、[17]。
海洋塑料碎片可承载多样化的塑料生物圈群落，包括异养菌、自养菌、捕食者和共生体；河流微塑料可支撑与水柱及悬浮有机物均有区别的细菌群落[3]、[5]。塑料生物圈比较研究进一步表明，塑料相关生物膜与浮游生物和非塑料生物膜群落存在差异，普遍富集如Oceanospirillales和Alteromonadales等类群，并可能存在潜在的致病搭便车者[18]。功能风险评估研究将塑料生物圈发育与定殖过程中抗生素抗性基因、可移动遗传元件及微生物组成的时空变化联系起来[15]。这些发现表明塑料可携带独特的微生物和功能特征，但暴露期间的携带并不能揭示转移后保留的源信号所对应的生态参考状态。这种区分至关重要，因为仅在塑料表面上检测到或富集微生物并不足以证明其在定殖、存活、转移和生物效应中的持久性[19]。保留的源信号可能表明前水柱微生物的被动携带，也可能表明前一环境生成了源条件化的塑料生物圈，其表面附着状态在转移和重新组装后仍可被检测[20]。区分这两种可能性是必要的，因为两者均可支持源推断，但它们追溯的生态对象不同——即先前的水接触与先前的塑料生物圈条件化。
尽管水柱残留与原塑料生物圈的亲和力可在整体样品尺度上进行比较，但要检验保留的源信号是否在纤维碎片内部空间局域化，则需要一个具有可分离定殖区域的模型。一次性口罩提供了这样的模型，因为它们是单次使用的、以聚丙烯为基础的纤维制品，由多层无纺布和可分离的组件构成[21]。口罩一旦进入水生环境，即可经历风化、释放微塑料或微纤维、形成老化表面结构并支持微生物定殖[22]、[23]、[24]。口罩相关塑料生物圈已在水、空气和土壤暴露中被报道，手术口罩生物膜可能含有细菌病原体，在沿海环境中具有潜在传播意义[25]。口罩主体通常由纺粘和熔喷聚丙烯层组成，而耳挂为弹性部件，可能含有聚酰胺、氨纶、聚酯或相关纤维混合物[26]。这些材料和结构差异使得一次性口罩比均质塑料样品片更能提供信息，用于检验塑料生物圈信号是否在纤维碎片内部空间局域化。目前口罩-塑料生物圈研究主要关注废弃口罩上的定殖、老化、微生物组成和风险相关类群，而整体样品平均化对局部保留的源历史信号的影响仍未得到解决[27]。对于多层纤维碎片，整个口罩的表征可能通过将物理和材料上不同的口罩部件的群落进行平均化，从而掩盖部件特异性的暴露历史信号。
本研究以一次性口罩作为模型纤维塑料碎片，考察源水塑造的塑料生物圈如何形成，以及在重新安置后与源历史相关的微生物信号如何被保留。口罩首先在两个地表水源中进行条件化，随后转移至灭菌的去离子水，后者作为简化的共同接收环境，旨在减少源水持续的微生物迁入。该设计关联了三个分析步骤：确定两个源水是否产生了可区分的原始塑料生物圈；检验转移后保留的信号更一致于水柱残留还是更一致于对原塑料生物圈的亲和力；以及确定在口罩部件级别的分析是否能检测到在将整个口罩作为单一群落谱分析时被弱化的源历史信号。结果表明，转移后的口罩塑料生物圈保留了与源历史相关的组成结构；该保留信号更一致于对原塑料生物圈的亲和力，而非源水的被动携带；口罩部件间的比较揭示了在将整个口罩作为一个复合群落分析时不太明显的暴露历史信号。通过分离保留源信号的生态参考框架和空间区室，本研究为解读可移动纤维塑料碎片上先前暴露历史的微生物痕迹提供了一个受控框架。
章节摘要
实验设计与样品定义
使用口罩作为纤维塑料碎片基质，以考察源条件化塑料生物圈的发育和转移后的群落重新组装。实验包括两组独立的口罩平行实验组：原始培养组和转移组。原始培养组用于表征两个源水持续暴露期间的塑料生物圈发育，而转移组则用于确定源条件化是否……
源水产生了不同的原始塑料生物圈群落
转移前，在两个淡水源中孵育的口罩发育出了可区分的塑料生物圈群落，为检验源相关信号的保留建立了源条件化的初始状态。在原始水生阶段，主要细菌门包括Proteobacteria、Bacteroidota、Actinobacteriota、Firmicutes、Acidobacteriota、Chloroflexi和Cyanobacteria，但它们的相对贡献在水对照、含口罩水和口罩之间有所不同……
转移后重新组装期间源历史仍与塑料生物圈组成相关
所解决的核心问题是源条件化历史在转移和后续群落重新组装期间是否仍可被检测到。该问题基于以往的证据，即塑料碎片相对于周围水体可提供独特的微生物栖息地[3]，以及群落组装理论表明定殖历史、物种库和优先效应可影响后续群落结构[49]、[50]。在本实验中，CWM和……
结论
本研究以一次性口罩作为纤维塑料碎片的模型，检验源条件化的塑料生物圈群落在转移后是否仍保留可检测的历史信号。转移至灭菌去离子水后，CWM和CXM仍然在组成上可区分，表明源条件化历史并未被完全抹除。然而，保留的信号并非归因于简单的源水残留：WSAI（水柱残留指数）微弱且无统计学显著性，而部件匹配……
环境意义
本研究的环境意义在于其有潜力为塑料废弃物的溯源归属提供信息。通过区分水柱残留与塑料生物圈相关信号，本研究表明在运输的纤维塑料碎片上的微生物谱可能保留了先前表面条件化的痕迹，而不仅仅反映接收水体。因此，塑料生物圈-源亲和力为探索塑料废弃物的源历史提供了组成学视角……
CRediT作者贡献声明
Shan Xiaoling：方法学。Ding Ling：可视化。Qiu Xinran：可视化。Zhang Bin：方法学。Li Jianlong：撰写—初稿、可视化、方法学、数据整理。Chen Ziliang：方法学。Zhang Zitian：可视化。Guo Xuetao：撰写—审阅与编辑、监督、项目管理、经费获取、概念化。Li Xian：可视化。Liang Xujun：方法学。
利益冲突声明
作者声明不存在可能被认为影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号：42577276）、陕西省重点研发计划（编号：2025NC-YBXM-258）以及陕西省自然科学基础研究计划（编号：2025JC-QYCX-031）的资助。
李健龙|陈自强|张梓田|shan Xiaoling|丁玲|邱欣然|张斌|李茜|梁旭军|郭雪涛
