生物被膜上的沉水表面是微生物群落中微生物選擇性依附、易化和種間競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。塑料的老化過程增加了其可供微生物定殖的表面積，有利于微塑料表面生物被膜的形成，同時(shí)，微塑料表面生物被膜的屏蔽作用可能會(huì)減緩光照對(duì)微塑料的降解作用。此外，微塑料可能會(huì)被其生物被膜中的微生物分解。


從材料的角度來看，微塑料表面粗糙度、表面形、表面自由能、表面電荷、靜電相互作用、表面疏水性通常被認(rèn)為是附著過程的相關(guān)參數(shù)。Lobelle等將聚乙烯(Polyethylene,PE)塑料浸泡在海水中，以研究生物被膜的早期形成過程，研究發(fā)現(xiàn)微生物能夠在塑料上迅速形成生物被膜并發(fā)生生物被膜生長(zhǎng)，使得浸沒的塑料疏水性下降，從而使細(xì)菌更容易在其表面定殖。海洋生態(tài)環(huán)境中，塑料上生物被膜群落的組成隨季節(jié)、地理位置和塑料基材類型變化而表現(xiàn)出不同的種群特征。


在亨伯河口，Harrison等在三種類型的沿海沉積物中對(duì)低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene, LDPE)進(jìn)行為期14 d的微塑料表面附著微生物研究，發(fā)現(xiàn)與環(huán)境中浮游態(tài)細(xì)菌相比，微塑料表面生物被膜中的細(xì)菌具有特異性，這種細(xì)菌的特異性附著可能在海洋沉積物和水體之間有所不同。而且，同游離態(tài)細(xì)菌和有機(jī)物附著的細(xì)菌群落相比，微塑料表面的細(xì)菌群落具有較多的細(xì)胞富集因子，更高的細(xì)菌多樣性，且有很多是能在生物被膜形成和發(fā)育中起重要作用的藍(lán)藻。

微塑料表面能夠迅速被微生物附著并產(chǎn)生生物被膜，同時(shí)新形成的生物被膜又能夠能促進(jìn)更多微生物的附著。Oberbeckmann等對(duì)聚苯乙烯(Polystyrene, PS)、 PE兩種成分的微塑料和木質(zhì)顆粒按照從海水(波羅的海沿岸)到淡水(污水處理廠)的環(huán)境梯度培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的微生物是生物被膜群落中細(xì)菌生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。然而，微塑料雖然能特異性富集微生物，但同天然材質(zhì)富集的微生物種類并未表現(xiàn)出較大差異。此外，Kesy等對(duì)PS、PE和天然材料附著的生物被膜進(jìn)行了研究，其研究表明環(huán)境因素對(duì)生物被膜的形成具有明顯影響，生物被膜附著的材質(zhì)是否為塑料，以及不同類型的塑料對(duì)生物被膜形成并未構(gòu)成顯著影響。微塑料表面生物被膜中的微生物并未表現(xiàn)出同環(huán)境中有機(jī)質(zhì)表面的微生物有明顯差異，微塑料雖然可以選擇性富集生物，但富集的微生物同有機(jī)物附著的微生物未表現(xiàn)出明顯不同。因此，微塑料表面菌群與微塑料所處的環(huán)境高度相關(guān)。


此外，微塑料在環(huán)境中暴露的時(shí)間，對(duì)微塑料表面生物被膜中的細(xì)菌種群也有較大影響。Xu等采用高通量測(cè)序技術(shù)，利用聚丙烯(Polypropylene, PP)和聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)微塑料在中國(guó)沿海海水進(jìn)行為期一年的附著微生物群落演化研究，發(fā)現(xiàn)不同地理位置和暴露時(shí)間的塑料圈微生物群落組成顯著不同，微塑料中的優(yōu)勢(shì)菌群隸屬于變形菌綱(Alphaproteobacteria)，以紅桿菌科(Rhodobacteraceae)居多，其次是伽馬變形菌綱(Gammaproteobacteria)，且微塑料表面的生物群落具有多樣性特征。Li等在舟山的摘箬山島用PE和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Glycol Terephthalate, PET)研究海洋微塑料中細(xì)菌群落的多樣性和結(jié)構(gòu)，通過為期3個(gè)月的暴露實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)微塑料表面形成的生物被膜中細(xì)菌組成顯著取決于海洋棲息地和暴露時(shí)間，而不是微塑料類型，且潮間帶的微塑料上細(xì)菌豐富度和多樣性最高。


Sun等對(duì)中國(guó)桑溝灣海水養(yǎng)殖區(qū)的微塑料進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微塑料表面的菌群主要來源于周圍海水和沉積物，分別對(duì)微塑料表面菌群的平均貢獻(xiàn)率為47.91%和37.33%，且微塑料表面的菌群與周圍海水的細(xì)菌相似性隨著微塑料在海洋中放置時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。微塑料表面附著生物不僅受到地理位置和暴露時(shí)間的影響，不同成分微塑料附著的微生物在生物被膜形成方面也表現(xiàn)出差異性。同其他塑料材質(zhì)相比，PVC材質(zhì)的微塑料顆粒在生物被膜形成方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)與其他材料一起形成生物被膜時(shí)，PVC表面能夠形成更多的生物被膜。


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