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Journal of Hazardous Materials:沉积过程中对塑料圈的重塑:通过影响水产养殖池塘沉积物微生物群落促进N2O产生

发表时间:2024-04-16 13:49

文章信息:

**作者:黄俊楠、徐雷

通讯作者: 温彬、 陈再忠

通讯单位:上海海洋大学

期刊:Journal of Hazardous Materials

影响因子:13.6

DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.133290


摘要:

微塑料(MPs)可以为微生物提供形成生物膜(plastisphere)的载体,但是关于微塑料生物膜的形成过程以及其对沉积物微生物群落结构和功能的影响,特别是在水产养殖环境中的影响尚未见报道。为此,我们在一个水产养殖池塘中原位培养MPs生物膜,并建立了一个带有塑性球的沉积物微观环境。我们发现,经过30天的孵化,表层水中MPs生物膜的形成基本稳定,但在沉积后再孵化30天,生物膜群落发生了重塑,因为它们更类似于直接在沉积物中培养的塑料球群落,而不是地表水。此外,MPs污染的沉积物中的微生物群落发生了改变,这主要是由MPs上存在的生物膜群落驱动的,因为它们而不是靠近MPs的沉积物群落与对照沉积物群落有更明显的分离。在MPs存在的情况下,观察到沉积物的硝化、反硝化和N2O生成速率增加。通过宏基因组分析筛选出K00371 (NO2- ⇋NO3-)通路和nxrB和narH基因丰度升高。基于结构方程模型,进一步确定出与N2O产生相关的两种关键细菌(Alphaproteobacteria bacteria和Rhodobacteraceae bacteria)。综上所述,MPs的沉降可以重塑原有的生物膜,并通过选择性地提高水产养殖池塘沉积物中的微生物和功能基因来促进N2O的产生。

水产养殖池内培养MPs生物膜动态过程的概念模型及其对沉积物硝化、反硝化和N2O生成的影响


水产养殖塘内含MPs沉积物微生物群落组成,包括对照沉积物与沉积/沉降MPs系统的比较、对照沉积物与沉积/沉降MPs系统的比较、对照沉积物与沉积/沉降MPs系统的比较。


水产养殖池塘含MPs沉积物的氮转化。(a)氮浓度。TN:总氮,NH4+:铵,NO2-亚硝酸盐,NO3-:硝酸盐。数据以mean±SD (n = 5)表示。(b)沉积物-水界面NO3-NH4+浓度的垂直变化。(c)氮转化速率。数据以散点方框表示(n = 5),不同小写字母表示对照与沉积MPs系统差异显著(P < 0.05)。


Jun-Nan Huang, Lei Xu, Bin Wen, Jian-Zhong Gao, Zai-Zhong Chen, Reshaping the plastisphere upon deposition: Promote N2O production through affecting sediment microbial communities in aquaculture pond, Journal of Hazardous Materials, Volume 465, 2024, 133290, ISSN 0304-3894, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133290.


文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389423025748?via%3Dihub=


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