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塑料對人類會產生什么影響?山東大學主導的這項研究有新發現


錄入時間:2024-1-10 15:36:32

  山東大學與香港理工大學聯合多家國內外科研單位研究“塑料際”,發現塑料表面會選擇性富集微生物,加快有害物質、溫室氣體排放,并可能促進致病菌的遠距離傳播

  構建全球塑料際微生物圖譜,為塑料污染治理提供新思路

  青島日報社/觀海新聞1月9日訊 塑料產生至今,不過百余年時間。成本低、穩定性好、延展性好等特點讓塑料得以大規模應用,其結果是地球上已經少有無塑料的“凈土”。

  遍布全球的塑料對人類會產生什么樣的影響呢?日前,山東大學環境研究院教授、博導,環境生態學研究所所長劉建團隊與香港理工大學助理教授金靈聯合多家國內外科研單位構建了全球塑料際微生物圖譜。他們研究發現塑料表面會選擇性富集微生物,這些微生物會加速氧循環,加快有害物質、溫室氣體排放。同時,塑料表面還富集了對植物、動物和人類有害的致病菌,這可能會讓疾病在更大范圍內傳播。

  這項繁雜的基礎研究,旨在為全球塑料污染治理提供新思路。

  收集全球1192個同類研究樣本,自建比對數據庫

  塑料污染是全球重大環境問題之一,而微塑料(粒徑小于5毫米的塑料顆粒)作為一種新型環境污染物,被列入環境與生態科學研究領域的第二大科學問題,成為與全球氣候變化、臭氧耗竭等并列的重大全球環境問題。

  作為人類世(指地球目前所處的地質時代)的標志和典型的人造表面,塑料(包含微塑料)為微生物提供了一個新生態位——塑料際!八芰咸峁┝艘粋疏水、懸浮、有機的特殊基質,富集了環境微生物從而形成生物膜,這個新的人造生態系統被稱為‘塑料際’!眲⒔ū硎。這個人造生態系統中有哪些微生物群落?這些微生物有何特殊性?它們對環境、人類健康可能有何影響?這些都值得深入探索和研究。研究明白這些問題有助于全面評估塑料污染風險并制定應對策略、了解人類活動對地球生態系統的影響及其反饋、拓展對特殊生態環境中微生物生態模式的認知,對實現人類與環境的可持續發展具有重要意義。

  劉建團隊對于塑料際的研究始于2019年的一次濕地調查。當時的研究主要集中在微塑料,后來樣本采集范圍越來越廣,研究對象也逐步擴展到肉眼可見的塑料碎片。他們曾專門租賃船只在青島膠州灣、香港近海分別取樣,撈取塑料碎片樣本。采集到的樣本初篩完成后,要進行擴增子高通量測序或者鳥槍法基因組測序,以獲取微生物序列,從而分析微生物群落的種類、豐度和多樣性等方面的信息!安蓸优c測序的難度相對較小,技術也比較成熟,研究的難點主要是進行數據比對,以確認微生物的種類、數量等!眲⒔ǜ嬖V記者。數據比對的工作量非常大,他和團隊成員為此專門購買了服務器,建立了數據庫。團隊成員李長超專門自學了編程,開發了數據庫比對程序。

  為了構建全球塑料際微生物圖譜,劉建團隊收集了全球1192個同類研究樣本!澳壳皣H上確定細菌種類主要采用的是擴增子高通量測序,這種方法在確定物種方面還不夠精準,因此我們的生物圖譜是按照屬的水平分析的,共涵蓋了千余個細菌屬,大約涉及近萬種細菌!眲⒔ǜ嬖V記者。

  發現塑料際顯著富集致病菌,呼吁評估塑料污染的微生物風險

  劉建團隊研究了淡水、海水、陸地生態系統中的塑料碎片。他們發現塑料際會選擇性富集微生物,形成結構顯著異于自然生態環境的微生物群落。在淡水生態系統中,丹毒思門菌、普通變形桿菌、弗氏檸檬酸桿菌和摩根氏摩根菌等致病菌在塑料際中的相對豐度比在自然環境中高出100倍以上;在陸地生態系統中,塑料際中的大腸桿菌、伊沃氏不動桿菌、弗氏檸檬酸桿菌、鮑曼不動桿菌和小行星諾卡菌的相對豐度比自然環境中高出100倍以上!霸诓煌纳鷳B系統中,塑料際富集的細菌和病原體不同,這也表明塑料污染在不同的生態系統中可能構成不同的健康威脅!眲⒔ń榻B。

  植物、動物和人類致病菌均在塑料際中被顯著富集,多種在相關自然環境中未被檢測到的致病菌出現在塑料際中。這說明塑料際還為細菌的遠距離傳輸提供了“庇護所”。例如,諾卡氏菌通常作為一種腐生菌存在于土壤中,極少存在于海洋中。但團隊在海水生態系統塑料際中新發現了諾卡氏菌。諾卡氏菌能導致人類肺部化膿性炎癥,甚至可能危及生命。攜帶新型病原體的塑料碎片可以被海洋生物攝入,增加了海洋生物感染的概率,而且可能通過食物鏈威脅人類健康。

  此外,塑料際中微生物的共存模式也被重新塑造,大量未發生在自然生態環境中的微生物關聯在塑料際中產生。塑料際微環境馴化出具有高有機化合物代謝潛力的微生物群落,可能會加速生態系統中有機質的周轉。參與氮循環的微生物豐度在塑料際中被顯著改變,特別是淡水生態系統的塑料際中富集了參與反硝化過程的菌群,這可能會增加亞硝酸鹽(對水生生物有毒害作用)和氧化亞氮(溫室氣體)的釋放。

  “據估計,1克海洋塑料碎片上承載的微生物量能比1000升公海海水的微生物量高近10倍。到2050年自然環境中累積的塑料垃圾量可能高達120億噸,海洋中塑料垃圾的重量將遠遠超過其中魚類的總重量。屆時塑料際對海洋等生態系統的影響可能更為明顯!眲⒔ń榻B。以往主要關注塑料本身造成的污染,塑料帶來的衍生污染物關注較少;诖,團隊呼吁將塑料污染的微生物風險納入其風險評估框架,綜合考慮塑料的物理、化學和生物作用在不同環境中產生的差異化生態效應從而確定優先管控區域。

  關于塑料際的研究可以為塑料污染的治理提供新思路。團隊研究發現塑料際微環境馴化出高有機化合物代謝潛力的微生物群落,未來有望通過在塑料際中富集和篩選相關菌群研發塑料的微生物降解技術和產品,為全球塑料污染提供解決方案。


來源:青島日報/觀海新聞

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