摘 要

微塑料作为一种新型污染物，已经成为一个全球性问题，附着在微塑料上的生物膜也可能带来潜在的生态风险。目前对海洋和淡水系统中的微塑料关注较多，而土壤环境中的研究尚未开展。

本研究初次尝试用土壤悬浊液过筛淋洗的方法，在不破坏表面生物膜的情况下从土壤中分离微塑料，并且统计其在土壤中的丰度；对分离得到的微塑料进行红外分析鉴定其聚合物类型、用扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察其表面生物膜形貌与结构。实验发现，污泥土中的微塑料丰度（1790n· kg^-1）远高于红壤（(290±25)n· kg^-1） ，两种土壤中微塑料丰度都呈现出随着粒径增大而减小的规律。扫描电镜观察发现有细胞特异性地聚集在微塑料风化较为严重的部位。激光共聚焦显微镜观察与分析发现，土壤中微塑料上的生物量显著高于潮滩土，同时生物膜的比表面积更小。

关键词：土壤微塑料 丰度 生物膜 扫描电镜 激光共聚焦

Study on biofilm community structure of microplastics in soil and sediment

Abstract

As a new type of pollutant, microplastics have become a global problem, and biofilms attached to microplastics may also pose potential ecological risks. At present, there are more attentions to micro-plastics in marine and freshwater systems, and there are few studies in the soil environment.

In this study, the first attempt was to use a soil suspension sieving method to separate microplastics from the soil without destroying the surface biofilm, and to count its abundance in the soil; The polymer type was analyzed and identified, and the surface biofilm morphology and structure were observed by scanning electron microscopy and laser confocal microscopy. The experiment found that the micro-plastics (1790n·kg^-1) in the sludge soil is much higher than the red soil ((290±25)n·kg^-1), and the micro-plastic abundance in both soils The law of increasing and decreasing the diameter. Scanning electron microscopy revealed that cells were specifically concentrated in the more severely weathered areas of microplastics. Observation and analysis by laser confocal microscopy revealed that the biomass in the micro-plastics in the soil was significantly higher than that in the tidal flat soil, and the specific surface area of ​​the biofilm was smaller.

Key words: Soil microplastics; Abundance; Biofilm; Scanning electron microscopy; Confocal laser scanning microscopy;

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 微塑料污染概况 1

1.1.1 塑料污染 1

1.1.2 微塑料的定义与分类 1

1.1.3 环境中次级微塑料的风化和降解 2

1.2 土壤中的微塑料 4

1.2.1 土壤中微塑料的来源 4

1.2.2 土壤微塑料污染的潜在影响 6

1.3 环境中微塑料的采集、分析鉴定方法 7

1.4 微塑料生物膜研究进展 9

1.4.1 生物膜的形成过程和影响因素 9

1.4.2 生物膜常用研究方法 9

1.5 本论文的研究内容、目的及意义 10

1.5.1 研究目的 10

1.5.2 主要研究内容及思路 11

第二章 实验材料和方法 12

2.1 实验材料 12

2.1.1 土样背景 12

2.1.2 实验药品及仪器设备 12

2.2 实验方法 14

2.2.1 样品的采集 14

2.2.2 土壤中微塑料的分离 14

2.2.3 扫描电镜（SEM）观察微塑料表面生物膜形貌结构 14

2.2.4 激光共聚焦显微镜观察微塑料表面生物膜形貌结构 15

2.2.5 生物膜图像处理与分析 15

第三章 实验结果与讨论 17

3.1 土壤中微塑料的类型、粒径和丰度 17

3.1.1红壤土中微塑料的类型、粒径和丰度 17

3.1.2 污泥土中类型、粒径和丰度 18

3.2 典型微塑料聚合物类型的鉴定 19

3.3 生物膜的SEM观察和分析 20

3.4 生物膜的CLSM观察和分析 22

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 27

致谢 32

文献综述

微塑料污染概况

1.1.1 塑料污染

塑料作为一种人工合成的有机高聚物，自20世纪初问世以来，就凭借其优良的性能被广泛应用于工业、农业等各个领域。塑料制品和我们的生活密不可分，其产量和废弃量也逐年递增。从1950年到2015年，全球塑料产量从200万吨增长到3.8亿吨，65年间总产量达78亿吨（且在过去的13年中总产量就达到了39亿吨）。截至2015年，全球共产生约6300吨塑料垃圾，其中9%的塑料被回收，12%的塑料被焚烧，79%的塑料被填埋或者遗弃在自然界中。目前，中国的树脂产量占据了全球总产量的28%，PPamp;A纤维总产量的68%。如果按照目前的生产量和废弃物处置趋势继续下去，到2050年，大约会有1.2万吨塑料垃圾进入垃圾填埋场或自然环境中[1]。

塑料的两大优点——轻质和耐用性，这些优点也使处理不当的废弃塑料成为一个重大的环境威胁。塑料容易从源区被运输到很远的地方，并在水环境特别是在海洋中积累[2]，因此当前关于塑料污染的研究也主要集中在海洋系统。漂浮的塑料碎片已经成为一个全球性问题，它们分布在海洋和盆地，从赤道到两极，甚至是最偏远的岛屿上也有塑料的踪迹。由于其很难降解，塑料碎片会被海洋生物误食或是缠绕在生物体表面，影响生物的进食和活动，并最终导致死亡[3]。

1.1.2 微塑料的定义与分类

对于塑料垃圾尺寸的分类，目前不同研究者间还未形成统一的分类标准。大部分人认可将其分为三类：大塑料（Macroplastic, 粒径gt;20mm），中塑料（Mesoplastic, 粒径5-20mm）和微塑料（Microplastic，粒径lt;5mm）[4]。在过去的几十年里，环境中塑料颗粒的平均尺寸呈现出下降的趋势，而其丰度和全球分布都在增加[4]。然而，对于这种微小碎片可能带来的环境后果我们仍知之甚少。

相关图片展示：