海洋微塑料污染已成为世界关注的热点环境问题。微塑料具有粒径小、疏水性强、比表面积大、密度低和难降解等特征。已有研究证明,海洋微塑料会快速被微生物附着,共同构成海洋“塑料圈”微生态系统。研究还发现“塑料圈”中分布有病原微生物等,这将对海洋尤其是渔业生态系统构成巨大的潜在威胁。研究发现养殖区水体和沉积物中微塑料的丰度远高于开阔海域,一旦微塑料表面附着病原性细菌,被养殖生物摄食后,将会对养殖生物构成巨大威胁。因此,搞清楚养殖区微塑料表面附着细菌的群落结构特征迫在眉睫。基于此,本研究以我国北方典型的海水养殖区-山东省桑沟湾作为原位实验海区,选取粒径在1～4 mm的养殖相关微塑料(渔网、泡沫、浮漂)和天然有机颗粒物(羽毛)作为研究材料。分别在养殖海域和近岸海域开展原位研究,在实验进行3小时、1天、7天、21天进行了样品采集。利用扫描电镜技术和高通量测序技术,对近岸海域和养殖海域不同时间段微塑料表面附着细菌群落结构特征进行了研究。最后,通过筛选、分离、纯化和鉴定技术,获得微塑料表面附着细菌。主要研究结果如下:(1)对商品化海水养殖塑料用品进行加工,获取其微塑料颗粒后,利用傅里叶红外光谱仪对其进行表征,获得聚合物红外光谱谱图,明确其聚合物类型,其中渔网的聚合物类型为线性低密度聚乙烯,泡沫的聚合物类型为聚苯乙烯,浮漂聚合物类型为聚氯乙烯。(2)利用扫描电子显微镜(SEM)对原位实验采集到的微塑料样品进行观察分析。不同时间段微塑料表面的SEM结果显示,在原位投放实验的初期阶段(3小时和1天),部分微塑料表面出现微米级附着颗粒,说明细菌等有机或无机颗粒物能够在短时间内迅速附着到微塑料表面,在第7天和21天后,多数微塑料和羽毛颗粒表面附着物明显增加,渔网颗粒和羽毛颗粒在第21天时能观察明显的生物膜形成特征,附着细菌以杆状和球状为主。(3)通过对原位实验采集的微塑料、海水和沉积物样品进行DNA提取和高通量测序,明确微塑料表面细菌的群落结构组成,并对细菌的多样性进行了分析。结果显示,微塑料表面附着细菌主要来自水体,但沉积物的贡献不容忽视;微塑料聚合物类型对其表面附着细菌的群落结构特征(多样性和丰度)影响不明显,不同基质上不同菌属的相对丰度变化趋势不一致,微塑料颗粒表面的细菌群落主要包括弧菌属(Vibrio)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)和交替单胞菌属(Alteromonas),其中弧菌属中分布潜在致病性弧菌,可能对养殖生物构成潜在威胁。这一结果与代谢通路分析结果相吻合,解释了通路分析中疾病和碳代谢相关通路。(4)基于细菌群落多样性分析结果显示,微塑料表面细菌群落的α多样性低于海水环境中的细菌群落,养殖海域微塑料表面细菌群落的α多样性低于近岸海域微塑料表面细菌群落,主要种属的相对丰度高于周围水体和沉积物,这表明细菌在微塑料表面的附着具有选择性。微塑料表面细菌群落的β多样性分析结果显示,养殖海域中微塑料表面的细菌群落与海水中的细菌群落相似度随着投放时间的延长越来越低。(5)针对微塑料的优势菌属,采用平板分离法,从原位投放的微塑料样品中分离纯化出7种菌株。借助16S rRNA基因测序技术,获得菌株的部分基因序列,通过与GenBank数据进行对比,对分离的菌株进行鉴定,获得7种单菌株,6种为弧菌属,包括强壮弧菌(Vibrio fortis)、轮虫弧菌(Vibrio rotiferianus)、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)、欧文斯氏弧菌(Vibrio owensii)、嗜环弧菌(Vibrio cyclitrophicus)、沙氏弧菌(Vibrio chagasii),1种为希瓦氏杆菌(Shewanella waksmanii),其相似率均高于99.30%,并对分离获得的单菌株进行了保种工作。综上所述,细菌在桑沟湾养殖区微塑料表面附着并形成生物膜,其群落结构与海水环境中细菌群落有显著差异,微塑料表面附着的潜在致病菌相对丰度高于天然有机质(羽毛)和周围水体。因此,海水养殖环境中微塑料的存在,可能会增加潜在致病性细菌对养殖生物的致病风险。