微塑料-抗生素复合污染物的水生环境风险评估文献综述

 2022-12-02 20:06:27

一.研究背景

微塑料在全球水域分布广泛,环境中的塑料残体可以通过风力、河流、洋流等外力进行远距离迁移[1],污染地球上的偏远角落[2],上到高山湖泊,下到深海沉积物,到处都有塑料污染的存在。在大洋,尤其是北大西洋和太平洋表面以及深海均存在着塑料碎片污染[3-4]。大洋上的塑料碎片主要分布在大洋的环流区[2]。全球海洋中存在的五大塑料碎片聚集地基本与海洋表面的五大环流所在地重合。研究结果显示微塑料在这些涡旋区的分布呈外低内高的趋势:涡旋外缘的微塑料含量通常小于50g/km2,接近涡旋中心区域的微塑料含量一般大于500g/km2,而涡旋中心区域微塑料含量通常高达1500-2500g/km2,是涡旋外缘的30倍以上[2]。因此,微塑料在海洋中的空间分布变化受到海流影响较大,呈现分布广泛、区域高度集中的现象。

微塑料的来源之一是大型塑料垃圾的分解。塑料垃圾进入水体后,在热、光、化学等环境因素作用下逐渐发生光降解或破碎形成微塑料,其弹性强度、颜色、形状、尺寸等方面均发生变化,从而容易被环境中的浮游动物、底栖生物、鱼类等吞食而储存在消化道,甚至直达组织和细胞内,危害生物体生长[5]。目前海洋食物链中不同层次的生物体内均已发现微塑料的存在[6-7],调查结果显示,在所调查的野生生物种类中,受塑料(包括微塑料)影响的海龟、海洋哺乳动物和海鸟的种类分别从1997年的86%,43%和44%增加到2015年的100%,66%和50%[8],因此海洋塑料垃圾和微塑料已经成为海洋生态系统的重要威胁。

抗生素是一种以低微浓度即能抑制或影响生物机能的化学物质。它的发现与应用,在人类保健及动植物病虫害防治方面发挥了巨大的作用。但是,随着其大量生产及应用,污染问题也变得越来越严重。抗生素本身对人体细胞无害,然而,若滥用将令病源细菌产生抗药性,从而使抗生素对其失去功效。同时,抗生素结构复杂,具有较强的抑制细菌生长和杀灭细菌的作用,属于难生物降解物质。所以,一旦造成抗生素污染,很容易在环境中富集,诱导耐药菌株产生,对环境微生态造成严重的影响。

抗生素在农业生产上的作用无庸质疑,但由于人们对抗生素功效的过度迷信及对农作物病虫害防治知识的不足,我国普遍存在着滥用农用抗生素的现象。即在选用抗生素种类、施用剂量及用药时间等环节上存在着很多问题。其中,突出的问题是施用抗生素种类多、剂量大。不少农民认为这样做保险系数大、防治效果好。殊不知,这不仅浪费了药品、增加了支出,而且还能引起药害,降低产量。更严 重的是加快了农作物致病菌耐药性的产生,给作物病害的防治带来困难,其药物残留也构成潜在的危害。由于抗药性的产生,人们往往还会采取加大农药使用浓度和使用量的办法,这样非但不能解决问题,反而加快了耐药性的产生,同时也严重影响了我国农产品的质量[9]

抗生素污染对环境微生态的影响是显而易见的,但由于危害的隐蔽性,人们对此研究还较少。就目前情况,人们对环境抗生素污染的程度和范围并无系统研究,其广泛的影响只是一种推测,抗生素进入植物、动物或土壤后的迁移、转化、降解和对微生物生态方面的影响了解还不透彻,还须进一步研究。

二、研究方案与方法

1. 卵囊藻的藻密度与OD682的相关性

在特征吸收波长下,被检测的物浓度与吸收光密成定量关系。将卵囊藻稀释至适宜浓度,通过全扫描紫外可见光计获取藻液 在200 ~800 nm下的紫外可见吸收光谱图,从中得知相应特征波长下的紫外可见吸收光谱图,从中得知相应特征长。

随后,取适量处于生长稳定期的藻液用卵囊藻培养液稀释,配制成浓度由高到低的系列梯度藻溶液,在特征吸光波长下测定系列梯度藻溶液,在特征吸光波长下测定对应的吸光度(OD值)。通过血球计数板法,算各个浓度藻溶液的密度。藻液的密度(纵坐标)与相应 OD值(横坐标)进行线性拟合,绘制出藻密度与 OD值的相关性图。

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