纳米塑料对海洋生物群的影响

新兴的污染物，如纳米塑料，引起了科学界的巨大兴趣。在海洋环境中发现的塑料碎片大多来自陆源，塑料一旦进入海洋环境，就会被降解成更小的碎片。纳米塑料被认为属于其他纳米颗粒的定义，其可以分为初级纳米塑料和二级纳米塑料。初级纳米塑料是指那些在特定应用和消费产品中以初始小尺寸进入环境的塑料，而次级纳米塑料是宏观微塑料降解的结果。纳米塑料的形成改变了颗粒的物理化学特性，因此在纳米尺度下，纳米颗粒的强度、导电性和反应性将与宏/微尺度的颗粒有很大的不同。塑料在各种应用中的广泛使用，增加了它们向海洋环境的释放，也对和海洋生物群产生了一定的影响。

塑料颗粒对海洋生物的毒性取决于颗粒大小、浓度和暴露时间，而纳米塑料的毒性还受到污染物、食物供应、物种及其发育阶段的影响。生长速度下降、能量和运动、压力、炎症和畸形都与纳米塑料对海洋生物的毒性有关。粒径越小，海洋生物就越容易受到这些纳米塑料的毒害，通过生物膜的可能性也越大。基于其纳米大小，纳米塑料提高了通过细胞边界和在生物体中积累的能力，很容易进入食物网，并可能升级到人类的营养水平。虽然纳米塑料尚未在海洋环境中量化，但是有研究人员从北大西洋亚热带环流中获得了纳米塑料，其中PVC、PET、PS和PE是纳米级塑料聚合物。从目前的研究来看，被研究的海洋生物群落按营养级升级的顺序依次为细菌、藻类、轮虫、棘皮动物、甲壳类动物、软体动物、鱼。用于生态病理学评估的纳米塑料聚合物类型和其分别影响物种数量如图一所示，PS和PMMA通常是被用来是被用来评估对海洋生物群影响的纳米塑料。其中PS又因为其带不同的电荷而对生物群落的毒性大小不同分为PS-COOH和PS-NH2。

图1

下文主要以细菌为例，说明纳米塑料对细菌生物群落的影响。细菌是海洋生态系统的重要组成部分，由于纳米塑料等环境污染物的存在会对微生物群落造成影响，微生物群落的变化可能会对生物地球化学循环以及其他关键的生态系统服务产生重大影响。最近，Okshevsky等观察到海洋细菌在PS上形成生物膜受到PS浓度和表面功能化的影响，这表明，物种之间的相互作用以及纳米塑料的表面性质和浓度是决定纳米塑料如何影响海洋细菌生物膜形成的因素。例如，PS-NH2在最高浓度(200ppm;20 nm;5days)，导致所有研究物种的聚集增加，同时导致生长速率和光密度下降。PS-NH2在还导致除Oceanobacter kriegii外的所有细菌的生物膜形成减少。PS-COOH增加了C. marina和Pseudoalteromonas carrageenovora的生长速率和生物量，降低了O. kriegii的生长速率和生物量。毫无疑问，纳米塑料的表面性质对不同的海洋细菌有着截然不同的影响，这对于了解不同电荷纳米塑料的毒性动力学至关重要。总的来说，在细菌群落中，具有酰胺基团的纳米塑料PS-NH2比具有羧基基团的纳米塑料PS-COOH具有更大的毒性作用。除此之外，在某些海洋生物中，纳米塑料还会在特定生物组织中积累，造成更大的影响。

纳米塑料在海洋中被发现，并且证明其与周围环境相互作用，但是这些相互作用还没有被完全研究清楚，不过根据现有数据显示，这些对细菌群落、初级生产者、初级消费者、刺激消费者和经济消费者都会造成毒性影响。

参考文献：Joanna M. Gonçalves, Maria Jo~ao Bebianno；Environmental Pollution；Nanoplastics impact on marine biota: A review.

供稿：祝远

编辑：张彤 徐娅 李晓萌

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