黄河口海岸环境中微塑料生物膜的特征、时空变化和表面效应
文献类型：学位论文
| 作者 | 张晨捷 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘响亮 ; 骆永明 ; 纪灵 |
| 关键词 | 黄河口 海岸带 PE 薄膜 PP 扁丝 微塑料 生物膜 风化 Yellow River Estuary Coastal zone PE film PP flake Microplastics Biofilm Weathering |
| 学位专业 | 工程硕士 |
| 其他题名 | Characteristics, Spatiotemporal Changes and Surface Effects of Biofilm on Microplastics in Coastal Environment of the Yellow River Estuary |
| 英文摘要 | 微塑料污染已成为仅次于气候变化的全球第二大环境问题，受到广泛关注。海岸带是受人类活动和气候变化双重影响的陆海交互作用地带，也是环境中微塑料的重要汇集区。国内外已有针对海岸带区域的微塑料污染研究，但大多研究是在海水环境介质中开展，缺乏海岸带环境中由陆到海的空间梯度上微塑料及其表面生物膜的长期原位暴露及动态变化研究。因此，本研究针对长期暴露于黄河口海岸带潮上带、潮间带和潮下带环境后，微塑料表面生物膜特征的时空动态变化及其对微塑料表面理化性质的影响，开展了（ 1）海岸带环境中微塑料表面生物膜形貌、总量和物理结构的时空动态变化；（ 2）海岸带环境中微塑料表面生物膜的微生物群落结构时空动态变化；（ 3）海岸带环境中微塑料表面生物膜形成与表面理化性质变化等方面的研究，取得的主要结果如下：（ 1）掩埋在海岸带不同区域的微塑料样品表面有多种微生物附着， 球菌和杆菌出现在大多数微塑料表面， 聚乙烯（ Polyethylene， PE） 薄膜表面以球菌为主， 聚丙烯（ Polypropylene， PP） 扁丝表面以杆菌为主。微塑料表面生物膜总量在空间上呈现出潮上带空气暴露处理最高的规律，在时间尺度上表现为夏季（ 12个月）高于冬季（ 18 个月）；对同一类型聚合物而言，尺寸对生物膜总量变化无显著效应；在不同类型聚合物间， PP 扁丝单位面积上生物膜总量更高。在结构分布上，潮上带微塑料的生物膜以菌体为主，潮间带和潮下带的生物膜以胞外多聚物（ Extracellular polymeric substances, EPS）为主；生物膜平均厚度在时间尺度上的变化与生物膜总量变化基本一致。（ 2）高通量测序结果表明，微塑料表面物种丰度从潮上带、潮间带至潮下带呈梯度递减，有少数潮上带、潮间带和潮下带环境中普遍存在且可以在微塑料表面定殖的物种。变形菌门（ Proteobacteria）、拟杆菌门（ Bacteroidete）和放线菌门（ Actinobacteria）是微塑料表面最主要的菌群，三类菌群在时间尺度上的变化规律并不显著，放线菌门则在空间尺度上有明显变化规律，呈潮上带、潮间带、潮下带梯度递减。潮上带地下部微塑料表面微生物与土壤微生物物种组成高度重叠，在聚合物类型间存在一定差异；潮间带和潮下带微塑料表面的微生物丰度介于沉积物与海水之间，其表面微生物主要来源于沉积物。微塑料与环境介质样本中微生物的物种丰度存在显著差异，潮下带微塑料表面的硫卵菌属（ Sulfurovum）和假单胞菌属（ Pseudomonas）丰度远高于海水和沉积物。（ 3）微塑料在黄河口潮上带、潮间带和潮下带等不同海岸环境中暴露 12 个月和 18 个月后，表面出现胞外多聚物的红外特征峰，理化性质也发生改变，出现风化痕迹。暴露于潮上带地上部的微塑料表面裂化现象和密度下降最为显著，除潮上带地上部外，微塑料密度随着暴露时间出现先增长后下降的趋势。潮上带和潮间带暴露微塑料疏水性仅在暴露初期出现下降，之后在时间上没有显著变化。所有野外暴露处理的微塑料表面均有羰基产生，且羰基指数呈潮上带 > 潮间带 >潮下带的趋势。综合微塑料的表面微形貌特征、密度、疏水性以及化学官能团（羰基指数）的动态变化等指标表明，黄河口潮上带地上部暴露的微塑料风化特征随时间变化最为显著。微塑料风化程度总体呈潮上带至潮间带、潮下带下降趋势，这一结果与微塑料表面生物膜总量的变化规律相一致。本学位论文的研究结果将为揭示海岸带环境中微塑料的生物风化过程提供科学依据，同时可应用于海洋微塑料污染监测需求方面。 |
| 学科主题 | 环境工程 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15471]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张晨捷. 黄河口海岸环境中微塑料生物膜的特征、时空变化和表面效应[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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