塑料對人類(lèi)會(huì )產(chǎn)生什么影響？山東大學(xué)主導的這項研究有新發(fā)現

  山東大學(xué)與香港理工大學(xué)聯(lián)合多家國內外科研單位研究“塑料際”，發(fā)現塑料表面會(huì )選擇性富集微生物，加快有害物質(zhì)、溫室氣體排放，并可能促進(jìn)致病菌的遠距離傳播

  構建全球塑料際微生物圖譜，為塑料污染治理提供新思路

  青島日報社/觀(guān)海新聞1月9日訊 塑料產(chǎn)生至今，不過(guò)百余年時(shí)間。成本低、穩定性好、延展性好等特點(diǎn)讓塑料得以大規模應用，其結果是地球上已經(jīng)少有無(wú)塑料的“凈土”。

  遍布全球的塑料對人類(lèi)會(huì )產(chǎn)生什么樣的影響呢？日前，山東大學(xué)環(huán)境研究院教授、博導，環(huán)境生態(tài)學(xué)研究所所長(cháng)劉建團隊與香港理工大學(xué)助理教授金靈聯(lián)合多家國內外科研單位構建了全球塑料際微生物圖譜。他們研究發(fā)現塑料表面會(huì )選擇性富集微生物，這些微生物會(huì )加速氧循環(huán)，加快有害物質(zhì)、溫室氣體排放。同時(shí)，塑料表面還富集了對植物、動(dòng)物和人類(lèi)有害的致病菌，這可能會(huì )讓疾病在更大范圍內傳播。

  這項繁雜的基礎研究，旨在為全球塑料污染治理提供新思路。

  收集全球1192個(gè)同類(lèi)研究樣本，自建比對數據庫

  塑料污染是全球重大環(huán)境問(wèn)題之一，而微塑料（粒徑小于5毫米的塑料顆粒）作為一種新型環(huán)境污染物，被列入環(huán)境與生態(tài)科學(xué)研究領(lǐng)域的第二大科學(xué)問(wèn)題，成為與全球氣候變化、臭氧耗竭等并列的重大全球環(huán)境問(wèn)題。

  作為人類(lèi)世（指地球目前所處的地質(zhì)時(shí)代）的標志和典型的人造表面，塑料（包含微塑料）為微生物提供了一個(gè)新生態(tài)位——塑料際�！八芰咸峁┝艘粋�(gè)疏水、懸浮、有機的特殊基質(zhì)，富集了環(huán)境微生物從而形成生物膜，這個(gè)新的人造生態(tài)系統被稱(chēng)為‘塑料際’�！眲⒔ū硎�。這個(gè)人造生態(tài)系統中有哪些微生物群落？這些微生物有何特殊性？它們對環(huán)境、人類(lèi)健康可能有何影響？這些都值得深入探索和研究。研究明白這些問(wèn)題有助于全面評估塑料污染風(fēng)險并制定應對策略、了解人類(lèi)活動(dòng)對地球生態(tài)系統的影響及其反饋、拓展對特殊生態(tài)環(huán)境中微生物生態(tài)模式的認知，對實(shí)現人類(lèi)與環(huán)境的可持續發(fā)展具有重要意義。

  劉建團隊對于塑料際的研究始于2019年的一次濕地調查。當時(shí)的研究主要集中在微塑料，后來(lái)樣本采集范圍越來(lái)越廣，研究對象也逐步擴展到肉眼可見(jiàn)的塑料碎片。他們曾專(zhuān)門(mén)租賃船只在青島膠州灣、香港近海分別取樣，撈取塑料碎片樣本。采集到的樣本初篩完成后，要進(jìn)行擴增子高通量測序或者鳥(niǎo)槍法基因組測序，以獲取微生物序列，從而分析微生物群落的種類(lèi)、豐度和多樣性等方面的信息�！安蓸优c測序的難度相對較小，技術(shù)也比較成熟，研究的難點(diǎn)主要是進(jìn)行數據比對，以確認微生物的種類(lèi)、數量等�！眲⒔ǜ嬖V記者。數據比對的工作量非常大，他和團隊成員為此專(zhuān)門(mén)購買(mǎi)了服務(wù)器，建立了數據庫。團隊成員李長(cháng)超專(zhuān)門(mén)自學(xué)了編程，開(kāi)發(fā)了數據庫比對程序。

  為了構建全球塑料際微生物圖譜，劉建團隊收集了全球1192個(gè)同類(lèi)研究樣本�！澳壳皣�際上確定細菌種類(lèi)主要采用的是擴增子高通量測序，這種方法在確定物種方面還不夠精準，因此我們的生物圖譜是按照屬的水平分析的，共涵蓋了千余個(gè)細菌屬，大約涉及近萬(wàn)種細菌�！眲⒔ǜ嬖V記者。

  發(fā)現塑料際顯著(zhù)富集致病菌，呼吁評估塑料污染的微生物風(fēng)險

  劉建團隊研究了淡水、海水、陸地生態(tài)系統中的塑料碎片。他們發(fā)現塑料際會(huì )選擇性富集微生物，形成結構顯著(zhù)異于自然生態(tài)環(huán)境的微生物群落。在淡水生態(tài)系統中，丹毒思門(mén)菌、普通變形桿菌、弗氏檸檬酸桿菌和摩根氏摩根菌等致病菌在塑料際中的相對豐度比在自然環(huán)境中高出100倍以上；在陸地生態(tài)系統中，塑料際中的大腸桿菌、伊沃氏不動(dòng)桿菌、弗氏檸檬酸桿菌、鮑曼不動(dòng)桿菌和小行星諾卡菌的相對豐度比自然環(huán)境中高出100倍以上�！霸诓煌�的生態(tài)系統中，塑料際富集的細菌和病原體不同，這也表明塑料污染在不同的生態(tài)系統中可能構成不同的健康威脅�！眲⒔ń榻B。

  植物、動(dòng)物和人類(lèi)致病菌均在塑料際中被顯著(zhù)富集，多種在相關(guān)自然環(huán)境中未被檢測到的致病菌出現在塑料際中。這說(shuō)明塑料際還為細菌的遠距離傳輸提供了“庇護所”。例如，諾卡氏菌通常作為一種腐生菌存在于土壤中，極少存在于海洋中。但團隊在海水生態(tài)系統塑料際中新發(fā)現了諾卡氏菌。諾卡氏菌能導致人類(lèi)肺部化膿性炎癥，甚至可能危及生命。攜帶新型病原體的塑料碎片可以被海洋生物攝入，增加了海洋生物感染的概率，而且可能通過(guò)食物鏈威脅人類(lèi)健康。

  此外，塑料際中微生物的共存模式也被重新塑造，大量未發(fā)生在自然生態(tài)環(huán)境中的微生物關(guān)聯(lián)在塑料際中產(chǎn)生。塑料際微環(huán)境馴化出具有高有機化合物代謝潛力的微生物群落，可能會(huì )加速生態(tài)系統中有機質(zhì)的周轉。參與氮循環(huán)的微生物豐度在塑料際中被顯著(zhù)改變，特別是淡水生態(tài)系統的塑料際中富集了參與反硝化過(guò)程的菌群，這可能會(huì )增加亞硝酸鹽（對水生生物有毒害作用）和氧化亞氮（溫室氣體）的釋放。

  “據估計，1克海洋塑料碎片上承載的微生物量能比1000升公海海水的微生物量高近10倍。到2050年自然環(huán)境中累積的塑料垃圾量可能高達120億噸，海洋中塑料垃圾的重量將遠遠超過(guò)其中魚(yú)類(lèi)的總重量。屆時(shí)塑料際對海洋等生態(tài)系統的影響可能更為明顯�！眲⒔ń榻B。以往主要關(guān)注塑料本身造成的污染，塑料帶來(lái)的衍生污染物關(guān)注較少�；�于此，團隊呼吁將塑料污染的微生物風(fēng)險納入其風(fēng)險評估框架，綜合考慮塑料的物理、化學(xué)和生物作用在不同環(huán)境中產(chǎn)生的差異化生態(tài)效應從而確定優(yōu)先管控區域。