污水处理厂排放水中微塑料表面微生物群落的长期原位动态及其生态风险

《npj Biofilms and Microbiomes》：Plastisphere microbial succession and predicted functional responses: a 60-day temporal study in wastewater effluent

　　

摘要

尽管污水处理厂（WWTPs）能够实现较高的微塑料去除效率，但仍会有大量微塑料被排放，且微塑料表面塑圈层微生物的长期动态变化及其对受纳水体的潜在影响仍未得到充分认识。本研究在污水处理厂排放口对五种聚合物（PVC、PE、PP、PET、PLA）和两种天然颗粒（锯末、砾石）上的微生物群落进行了7-15-30-60天的原位孵育实验，整合了绝对定量16S rRNA扩增子测序、生物膜表征以及多维生态分析。水质随时间变化的差异与群落分化的相关性强于颗粒类型，后者表现出更微妙的分类单元特异性关联。微塑料相关群落与砾石上的群落相似，但与锯末上的群落存在差异，后者由于更高的生物可利用性而表现出长期选择性微生物富集。优势分类单元主导了整体特征（如生物膜形成、多样性、稳定性和群落组装），而特化分类单元则支撑了特定功能。尽管微生物群落在第15天时初步稳定，但与难降解微塑料（PE、PP和PET）相关的群落到第60天仍在持续分化，表明30天的孵育可能无法准确捕捉流动水体中与微塑料相关的微生物生态风险。本研究推进了对微塑料作为自然水体中微生物载体长期生态行为的理解，并为污水处理厂排放水中微塑料的生态风险评估与管理提供了支持。