【摘 要】
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三峡水库是三峡水电站建成后蓄水形成的人工湖泊,具有防洪、发电、运输的功能,形成了蓄水期175 m和洪水期145 m水位变化。研究发现水位的变化对水库微塑料的分布具有影响,改变了水库水体微生物的群落结构,可能导致生态平衡的失衡。微塑料作为三峡水库污染物,有关三峡水库微塑料颗粒上的微生物多样性和优势菌毒性还未见报道。本文以三峡水库万州水域表层水体中的微塑料为研究对象,采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱（
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三峡水库是三峡水电站建成后蓄水形成的人工湖泊,具有防洪、发电、运输的功能,形成了蓄水期175 m和洪水期145 m水位变化。研究发现水位的变化对水库微塑料的分布具有影响,改变了水库水体微生物的群落结构,可能导致生态平衡的失衡。微塑料作为三峡水库污染物,有关三峡水库微塑料颗粒上的微生物多样性和优势菌毒性还未见报道。本文以三峡水库万州水域表层水体中的微塑料为研究对象,采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）和扫描电镜能谱仪（SEM-EDS）研究方法,研究了三峡水库万州水域干流、支流、干流回水区表层水微塑料的污染情况。干流回水区微塑料的污染较干流、支流更严重,特别是洪水期干流回水区比蓄水期高4～5倍,高达52.70±34.9×10~6 items km-2。主要以泡沫状聚苯乙烯（PS）最多,其次为聚乙烯（PE）,并且多以1～5 mm粒径范围大小的形式存在。分析显示,三峡水库万州水域蓄水前后干流、支流、干流回水区微塑料污染丰度在空间分布上具有显著的相关性。采用生物扫描电镜发现微塑料颗粒表面附着物由藻类、杆状、球状细菌等微生物组成的生物膜。采用宏基因测序方法研究了微塑料表面生物膜上的微生物多样性,分析生物膜发现,在微塑料表面变形菌门为优势菌,其次为拟杆菌门和蓝藻,洪水期微生物物种多样性和微生物群落功能更丰富。细菌基因丰度分析发现,蓄水前后,干流、支流、干流回水区3个水域共同拥有的基因数占基因总数目50%以上,并且干流与干流回水区的群落结构较支流差异性更小,干流与干流回水区物种多样性相关性更高。水体和微塑料表面都以变形菌门为优势物种,表明微塑料表面的微生物多样性与周围水环境有关。进一步采用16S r RNA测序方法研究微塑料表面生物膜上的细菌多样性,分析发现,洪水期微塑料表面变形菌门类细菌较蓄水期丰度高,占所有细菌微生物总量62%以上,并且干流回水区细菌物种类明显高于干流和支流。实验表明超声60 min可获得大量可培养细菌,通过10倍稀释法培养和16S r RNA测序鉴定,从微塑料表面分离鉴定到不动杆菌属、假单胞菌属、新鞘脂菌属、鞘氨醇单胞菌属、短波杆菌属等优势菌株。利用模式生物秀丽线虫对不动杆菌属、假单胞菌属、新鞘脂菌属、鞘氨醇单胞菌属、短波杆菌属5种分离优势菌属进行了初步的毒性评价,结果发现假单胞菌分离株中有4株分离株P9、P11、P15、P21和铜绿假单胞菌（pseudomonas aeruginosa）标准株对秀丽线虫的寿命和运动行为有影响,其余优势菌属的分离株对秀丽线虫没有影响。对4株有毒假单胞菌分离株进行了生化鉴定和毒力基因检测,发现,4株假单胞菌的生化特性和毒力基因表达具有差异性,其中P11、P21两株分离株亲缘性更高。研究结果显示,三峡水库万州水域洪水期干流回水区微塑料污染更严重,蓄水前后微塑料表面微生物多样性存在差异,洪水期干流回水区微塑料表面生物膜上微生物的多样性更丰富,导致在优势细菌中较干流、支流更容易分离到有毒性的细菌,说明三峡水库微塑料颗粒上的微生物也存在安全风险。研究结果为深入了解三峡水库微塑料污染,以及污染危害提供了重要参考。
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