微塑料和纳米塑料对淡水生物膜微生物群落结构和功能的影响OA

微塑料(MPs)和纳米塑料(NPs)进入淡水环境中,与淡水生物膜发生相互作用并影响生物膜的生态系统过程。目前,有关MPs和NPs对淡水生物膜微生物群落的影响研究鲜有报道。本研究采集太湖湖水,基于微宇宙实验和宏基因组学技术,采用不同浓度(1 mg·L^(-1)、10 mg·L^(-1))和粒径(1μm:MPs;100 nm:NPs)的聚苯乙烯塑料,暴露于实验室培养的淡水生物膜,以探究其对生物膜微生物群落结构和功能的影响。结果表明:淡水生物膜微生物群落的优势菌门主要为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、浮霉菌门和疣微菌门等;MPs_1和NPs_1均降低了变形菌门的相对丰度,且MPs_1的影响更显著;MPs_10和NPs_10均降低了浮霉菌门和疣微菌门的相对丰度;MPs和NPs均显著降低了红育菌属、食酸菌属等降解功能菌的相对丰度,但促进假单胞菌属等耐受菌属的富集;NPs_1增加了拟杆菌门和放线菌门的相对丰度,体现出浓度与粒径的差异化效应;MPs和NPs均增加了群落丰富度,降低了Shannon和Simpson多样性,这种变化取决于浓度与粒径,较大的粒径和较高的浓度会导致更显著的变化,同时也改变了生物膜微生物群落结构,且MPs的影响强于NPs,体现粒径效应;功能分析发现,MPs和NPs均降低了氨基酸、碳水化合物代谢等功能基因的相对丰度,可能干扰淡水生态系统中微生物介导的碳和氮循环过程,进而影响其生态功能。