微塑料對(duì)兩種硅藻生長以及二甲基硫產(chǎn)生的影響?

王雪丹， 席靖雅， 田繼遠(yuǎn)， 陳 容??， 于 娟,3， 來敬廣， 王 蘇， 楊桂朋,3

(1. 中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院， 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266100； 2. 中國海洋大學(xué) 深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心， 山東 青島 266100；3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266237； 4. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院， 山東 青島 266109)

全球塑料產(chǎn)量從20世紀(jì)50年代的200萬t增加到2019年的3.68億t，預(yù)計(jì)產(chǎn)量會(huì)逐年增加[1]，約有5%～10%的廢棄塑料會(huì)經(jīng)過各種途徑排放到海洋中，塑料垃圾引起的海洋污染問題是近十年來備受關(guān)注的熱點(diǎn)問題[2-4]。微塑料(粒徑 < 5 mm)是分布廣泛且降解緩慢的一種新型污染物，來源于化妝品和塑料工業(yè)生產(chǎn)的塑料顆粒(初級(jí)微塑料)[5-6]或較大塑料在環(huán)境條件下的破碎(次級(jí)微塑料)[7]。微塑料會(huì)直接影響浮游植物的生長、光合作用，改變其群落結(jié)構(gòu)[8]。此外，微塑料與浮游植物之間的相互作用會(huì)干擾浮游動(dòng)物的攝食，進(jìn)而對(duì)更高營養(yǎng)級(jí)的濾食性生物產(chǎn)生潛在的威脅[8]。目前已在鯨類[9-10]、龜類[11]、魚類[12-14]、蝦貝類[15-16]以及深海生物[17-18]體內(nèi)發(fā)現(xiàn)塑料顆粒的存在，甚至在人體胎盤[19]和血液[20]中也發(fā)現(xiàn)了塑料顆粒。除此之外，微塑料的比表面積大、具有較強(qiáng)的吸附性，可以富集水環(huán)境中的重金屬、持久性有機(jī)污染物等有毒物質(zhì)，進(jìn)而對(duì)海洋生物造成不可逆的化學(xué)傷害[21]。

生源可揮發(fā)氣體二甲基硫是參與硫生物地球化學(xué)循環(huán)的重要物質(zhì)，DMS對(duì)全球溫室效應(yīng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔肹22]。DMS的前體物質(zhì)-二甲基巰基丙酸內(nèi)鹽通過DMSP裂解酶1:1裂解產(chǎn)生DMS和丙烯酸鹽[23]。海洋微藻是DMSP的主要生產(chǎn)者[24]，微塑料對(duì)微藻的潛在危害可能會(huì)對(duì)全球生源硫循環(huán)產(chǎn)生間接影響。微藻作為海洋初級(jí)生產(chǎn)者，是檢測(cè)微塑料對(duì)海洋環(huán)境毒害作用的最佳選擇[25]。微塑料對(duì)微藻的生長、光合作用的負(fù)面影響已有相關(guān)報(bào)道[25]。微塑料粒徑越小、表面電荷越正、增塑劑含量越高、濃度越高對(duì)海洋微藻的損傷越大[26-28]。目前，微塑料對(duì)微藻產(chǎn)生海洋活性氣體-揮發(fā)性鹵代烴的影響已有報(bào)道[29]，對(duì)DMS的研究報(bào)道較少[30]。Yu等[30]指出，微塑料抑制海洋微藻的生長，進(jìn)而降低微藻DMS和DMSP的產(chǎn)生。

硅藻作為黃東海優(yōu)勢(shì)藻，是產(chǎn)DMSP的主要海洋微藻[31]。本論文選用旋鏈角毛藻暴露在不同濃度的聚苯乙烯(Polystyrene，PS)微塑料下，以及中肋骨條藻暴露在不同濃度的聚乙烯(Polyethylene，PE)微塑料下，研究微藻的生長、光合色素含量以及DMS、DMSP產(chǎn)量的變化，可以為探究不同類型和粒徑的微塑料對(duì)浮游植物釋放甲基硫化物的影響以及全球生源硫循環(huán)的變化提供參考。

1 材料與方法

1.1 海洋微藻

本文選用兩種硅藻-旋鏈角毛藻(Chaetoceroscurvisetus)和中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)作為研究對(duì)象，藻種由中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院海洋界面化學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供。實(shí)驗(yàn)海水取自東海，經(jīng)0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾，121 ℃高壓滅菌20 min后使用。在溫度為(20±1)℃、光照強(qiáng)度為4 000 Lux、光周期為12 L∶12 D的條件下，f/2培養(yǎng)基培養(yǎng)至指數(shù)生長期后待用[32]。

1.2 微塑料

80 nm PS微塑料(2.5%，w/v)，購自天津賽爾群科技有限責(zé)任公司。將PS微塑料用滅菌的milli-Q水逐級(jí)稀釋至1.5、15、150、1 500 mg·L-1四種濃度的儲(chǔ)備液備用。PE微塑料購自Sigma公司，粒徑范圍為10～30 μm(平均粒徑：20 μm)。使用前用超聲波破碎儀(JY 92-IIN，寧波新芝生物科技)400 W下超聲20 min，保證微塑料均勻分散在f/2培養(yǎng)基中。

1.3 旋鏈角毛藻16 d培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

PS微塑料設(shè)置5個(gè)濃度梯度，分別為0、0.05、0.5、5、50 mg·L-1。以初始濃度約為10×104cells·mL-1將指數(shù)生長期的旋鏈角毛藻接入300 mL含有上述 5種濃度PS微塑料的f/2培養(yǎng)基中。玻璃無菌瓶密封培養(yǎng)16 d。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行，避免頂空。每天按時(shí)搖勻，使用無菌注射器每2天在上午9:00取樣，分別測(cè)定細(xì)胞密度、葉綠素a(Chlorophylla，Chla)、葉綠素c(Chlorophyllc，Chlc)、類胡蘿卜素(Carotenoid，Car)、DMS和DMSP的濃度。

1.4 中肋骨條藻96 h暴露實(shí)驗(yàn)

PE微塑料設(shè)置5種 ，分別為0、12.5、25、50和100 mg·L-1。以初始濃度約為50×104cells·mL-1將指數(shù)生長期的中肋骨條藻接入150 mL含有上述 5種濃度PE微塑料的f/2培養(yǎng)基中，實(shí)驗(yàn)設(shè)置2個(gè)平行，每天按時(shí)搖勻，玻璃無菌瓶密封培養(yǎng)。分別在24、48、72和96 h取樣，并測(cè)定細(xì)胞密度、Chla、Chlc、Car、DMS和DMSP的濃度。

1.5 細(xì)胞密度、生長抑制率、比生長率和半數(shù)有效濃度EC50

用血球計(jì)數(shù)板在光學(xué)顯微鏡(CX31RTSF，Olympus)下測(cè)定微藻細(xì)胞密度。生長抑制率(IR)按照公式：IR= (1-T/C)×100% 計(jì)算，其中，T和C分別指實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的細(xì)胞濃度。比生長率(μ)按以下公式計(jì)算：μ=(lnCn- lnC0)/(Tn-T0)，式中Cn和C0分別代表第n天和第0天的細(xì)胞密度，Tn和T0分別代表培養(yǎng)第n天和第0天。用概率單位法得到微藻的半數(shù)有效濃度EC50。

1.6 Chl a、Chl c和Car濃度的測(cè)定

取10 mL藻液過濾至0.7 μm Whatman GF/F濾膜上，用90%丙酮4 ℃ 避光冷藏24 h萃取。將提取液在4 000 r·min-1下離心10 min，取上清液用紫外可見分光光度計(jì)(UV-2550，日本島津)分別測(cè)定480、510、632、652、665和750 nm波長下的吸光度，Chla濃度采用Porra[33]的方法計(jì)算，Chlc濃度采用Ritchie[34]的方法計(jì)算，Car濃度采用Strickland和Parsons[35]的方法計(jì)算，計(jì)算公式如下：

Chla= 16.92 × (A665nm-A750nm) - 8.54 × (A652nm-A750nm)。

Chlc= - 6.01 × (A665nm-A750nm) + 28.82 × (A632nm-A750nm)。

Car = 7.6 × (A480nm-A750nm) - 1.49 × (A510nm-A750nm)。

1.7 DMS和DMSP濃度的測(cè)定

DMS參照楊桂朋等[36]吹掃捕集-冷阱富集前處理技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。用乙醇配置一系列已知濃度的DMS標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)濃度和峰面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，DMS濃度由標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到[37]。最小檢出限為0.15 ng S，標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%。

DMSP在強(qiáng)堿(pH ≥ 13)條件下堿解產(chǎn)生DMS，向2 mL藻液中加入200 μL 10 mol·L-1KOH溶液，4 ℃冷藏24 h，DMSP以1∶1比例堿解為DMS，由測(cè)定的DMS濃度間接獲得DMSP濃度[36]。

1.8 熒光標(biāo)記微塑料對(duì)微藻細(xì)胞的影響

為探究微塑料對(duì)微藻的作用機(jī)理，將指數(shù)生長期的旋鏈角毛藻暴露于0、0.05、0.5、5、50 mg·L-1的80 nm PS熒光微塑料(購自天津賽爾群科技有限責(zé)任公司)，培養(yǎng)7 d后用熒光顯微鏡(RVL-100-G，ECHO)觀察并拍照，激發(fā)和發(fā)射波長分別為488和530 nm。

1.9 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差，用數(shù)據(jù)分析軟件Excel處理數(shù)據(jù)，用origin 2018作圖，用SPSS 25.0分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果

2.1 PS微塑料對(duì)旋鏈角毛藻的影響

2.1.1 細(xì)胞密度、比生長率和生長抑制率 0和0.05 mg·L-1PS微塑料暴露下旋鏈角毛藻在2～6 d處于指數(shù)生長期，在第6天細(xì)胞密度達(dá)到峰值，隨后緩慢降低；0.5和5 mg·L-1PS微塑料下旋鏈角毛藻在2～4 d處于指數(shù)生長期，在第4天細(xì)胞密度達(dá)到峰值，隨后緩慢降低；PS濃度為50 mg·L-1時(shí)，細(xì)胞密度顯著低于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料的細(xì)胞密度(P<0.01)(見圖1(A))。50 mg·L-1PS微塑料暴露的旋鏈角毛藻的生長抑制率隨培養(yǎng)時(shí)間的延長而逐漸增大，暴露2～16 d的生長抑制率變化范圍為41.4%～93.2%(見圖1(C))。0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料下，旋鏈角毛藻的比生長率和生長抑制率兩兩之間均無顯著性差異(P> 0.05)。50 mg·L-1PS微塑料暴露下，旋鏈角毛藻的比生長率和生長抑制率顯著低于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料的比生長率和生長抑制率(P< 0.01)(見圖1(B)、(C))。

圖1 不同濃度聚苯乙烯微塑料暴露下的旋鏈角毛藻細(xì)胞 密度(A)、比生長率(B)和生長抑制率(C)的變化

2.1.2 單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度 0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料暴露下，旋鏈角毛藻的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度均迅速下降達(dá)到最低值后趨于平穩(wěn)(見圖2)。與對(duì)照組相比，0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料暴露下的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度均無顯著性差異(P>0.05)。50 mg·L-1PS微塑料暴露下，單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度在第4 天開始逐漸升高，在第12 天達(dá)到高值后稍微降低(見圖2)。50 mg·L-1PS微塑料暴露下10～16 d的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度顯著高于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料的相應(yīng)光合色素濃度(P< 0.05)(見圖2)。

圖2 不同濃度聚苯乙烯微塑料暴露下的旋鏈角毛藻單細(xì)胞 Chl a (A)、Chl c (B)和Car (C)的濃度變化

2.1.3 單細(xì)胞DMS濃度 0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料暴露下，旋鏈角毛藻的單細(xì)胞DMS濃度在0～4 d逐漸降低，4～16 d下降達(dá)到最低值后趨于平穩(wěn)(見圖3)。0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料暴露下的單細(xì)胞DMS濃度兩兩之間無顯著性差異(P> 0.05)。50 mg·L-1PS微塑料暴露下的旋鏈角毛藻單細(xì)胞DMS濃度在0～6 d快速降低，6～12 d逐漸升高至4.9×10-2fmol·cell-1，隨后降低(見圖3)。50 mg·L-1PS微塑料暴露下旋鏈角毛藻的單細(xì)胞DMS濃度顯著高于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料的單細(xì)胞DMS濃度(P< 0.05)(見圖3)。

圖3 不同濃度聚苯乙烯微塑料暴露下的 旋鏈角毛藻單細(xì)胞DMS的濃度變化

2.1.4 熒光PS微塑料對(duì)旋鏈角毛藻影響的觀察 與對(duì)照組(見圖4A)相比，0.05、0.5、 5和50 mg·L-1PS微塑料暴露下的細(xì)胞內(nèi)有微弱的熒光(見圖4B-4I)。0.5、5和50 mg·L-1PS微塑料暴露下，藻細(xì)胞脫落的角毛附著大量的熒光PS微塑料(見圖4C、4D、4E和4I)。

2.2 PE微塑料對(duì)中肋骨條藻的影響

2.2.1 細(xì)胞密度和生長抑制率 0、12.5、25、50和100 mg·L-1PE微塑料暴露的中肋骨條藻細(xì)胞密度在96 h內(nèi)隨培養(yǎng)時(shí)間延長而增大(見圖5(A))。12.5和25 mg·L-1PE微塑料暴露48 h的細(xì)胞密度顯著高于100 mg·L-1PE微塑料濃度(P<0.05)。12.5 mg·L-1PE微塑料暴露48 h的細(xì)胞密度顯著高于25 mg·L-1的細(xì)胞密度(P>0.05)(見圖5(A))。50和100 mg·L-1PE微塑料暴露48 h對(duì)中肋骨條藻的生長抑制率最大，分別為36.1%和40.0%(見圖5(B))。PE微塑料對(duì)中肋骨條藻生長的24和96 h·EC50分別為632、378 mg·L-1(見表1)。

表1 不同濃度聚乙烯微塑料暴露96 h，中肋骨條 藻細(xì)胞密度的半數(shù)有效濃度EC50

2.2.2 單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度 0、12.5、25和50 mg·L-1PE微塑料暴露96 h的中肋骨條藻單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度兩兩之間無顯著性差異(P> 0.05)(見圖6)。100 mg·L-1PE微塑料暴露96 h的中肋骨條藻單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度隨時(shí)間延長先升高，在48 h時(shí)達(dá)到峰值，隨后降低(見圖6)。100 mg·L-1PE微塑料暴露48 h的中肋骨條藻單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度顯著高于0、12.5、25和50 mg·L-1PE微塑料的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度(P< 0.05)(見圖6)。

2.2.3 單細(xì)胞DMS 和DMSP濃度 0、12.5、25、50和100 mg·L-1PE微塑料暴露96 h的中肋骨條藻單細(xì)胞DMS濃度兩兩之間無顯著性差異(P> 0.05)(見圖7(A))。100 mg·L-1PE微塑料暴露48 h時(shí)的單細(xì)胞DMS濃度顯著高于對(duì)照組(P< 0.05)(見圖7(A))。12.5、25和50 mg·L-1PE微塑料暴露的單細(xì)胞DMSP濃度呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)(見圖7(B))。0、12.5、25、50和100 mg·L-1PE微塑料暴露96 h的中肋骨條藻單細(xì)胞DMSP濃度兩兩之間無顯著性差異(P> 0.05)(見圖7(B))。

3 討論

3.1 微塑料對(duì)海洋微藻生長的影響

微塑料對(duì)海洋微藻的生長抑制作用與微藻的種類[38]和生長階段[39]、微塑料的類型[40]和粒徑[41]以及微塑料添加劑[42]有關(guān)。我們的結(jié)果顯示，PS微塑料濃度≤5 mg·L-1時(shí)，對(duì)旋鏈角毛藻的生長無明顯抑制作用；50 mg·L-1PS微塑料明顯抑制旋鏈角毛藻的生長。Mao等[39]和Prata等[43]的研究結(jié)果與我們的旋鏈角毛藻的結(jié)果相近。Mao等[39]研究表明，0.1和1 μm的PS微塑料濃度≥50 mg·L-1明顯抑制滯后期和指數(shù)生長初期小球藻的生長和光合作用。Prata等[43]研究發(fā)現(xiàn)，41.5 mg·L-1的1～5 μm的微塑料聚合物對(duì)朱氏四爿藻生長無顯著性影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濃度<50 mg·L-1的PE微塑料暴露24～48 h，會(huì)刺激中肋骨條藻細(xì)胞密度升高。Canniff等[44]研究結(jié)果表明130 mg·L-1的63～75 μm PE微塑料暴露5 d的近頭狀尖胞藻(Raphidocelissubcapitata)細(xì)胞密度明顯高于對(duì)照組。Wu等[45]研究表明5 mg·L-1的1 μm PS微塑料暴露96 h時(shí)，能夠顯著促進(jìn)銅綠微囊藻的生長。低濃度微塑料促進(jìn)微藻生長的原因可能與微塑料和微藻的團(tuán)聚作用有關(guān)[44]。與本文結(jié)果相近，Zhao等[46]研究表明，100 mg·L-1的1 μm PVC微塑料暴露48 h的米氏凱倫藻(Kareniamikimotoi)的生長抑制率為45.8%，生長抑制率隨時(shí)間延長而減小。結(jié)果顯示，微塑料暴露使微藻的生長抑制率隨時(shí)間延長先升高后降低，與Ansari等[47]的結(jié)果吻合。

圖4 0 mg·L-1 (A)、0.05 mg·L-1 (B)、0.5 mg·L-1 (C)、5 mg·L-1 (D、E)和50 mg·L-1 (F、G、H和I) 熒光聚苯乙烯微塑料暴露7 d時(shí)旋鏈角毛藻的熒光顯微照片

圖5 不同濃度聚乙烯微塑料暴露96 h的中肋骨條藻細(xì)胞密度(A)和生長抑制率(B)的變化

圖6 不同濃度聚乙烯微塑料暴露下的中肋骨條藻單細(xì)胞 Chl a (A)、Chl c (B)和Car (C)的濃度變化

圖7 不同濃度聚乙烯微塑料暴露96 h的中肋骨條 藻單細(xì)胞DMS(A)和單細(xì)胞DMSP(B)的濃度變化

利用不同PE微塑料濃度的生長抑制率估算了PE微塑料不同暴露時(shí)間下中肋骨條藻生長的EC50。24和96 h·EC50分別為632 mg·L-1(1.6×108個(gè)/L)、387 mg·L-1(9.6×107個(gè)/L)。PS微塑料對(duì)旋鏈角毛藻的生長抑制影響未采用對(duì)數(shù)濃度，所以我們根據(jù)PS微塑料對(duì)旋鏈角毛藻暴露96 h的生長抑制率數(shù)據(jù)，估算得到96 h·EC50為41 mg·L-1。因此，與PE微塑料對(duì)中肋骨條藻相比，PS微塑料對(duì)旋鏈角毛藻生長的影響更大。Bergami等[48]研究表明0.07 μm PS-NH2(氨基改性的PS)微塑料暴露14 d下特氏杜氏藻(Dunaliellatertiolecta)的EC50為12.97 mg·L-1。與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大，可能原因與暴露時(shí)間、微塑料的類型和粒徑有關(guān)。Song等[49]在韓國金海灣檢測(cè)出粒徑≥20 μm的微塑料濃度為88個(gè)/L。本研究所用的微塑料濃度遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的濃度，僅做了96 h的EC50，因此在將結(jié)果推到現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)還需考慮濃度和暴露時(shí)間的影響。

Navarro等[50]認(rèn)為細(xì)胞壁中的納米尺度孔是細(xì)胞內(nèi)化(cellular internalization)的途徑。微塑料可能會(huì)透過微藻細(xì)胞的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。Yan等[51]發(fā)現(xiàn)85 nm PS微塑料通過胞吞作用(Endocytosis)進(jìn)入萊茵衣藻細(xì)胞，而140 nm PS微塑料被萊茵衣藻排斥在細(xì)胞外。因此進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的微塑料數(shù)量與微塑料濃度和粒徑有關(guān)[52]，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的微塑料可能對(duì)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)進(jìn)一步產(chǎn)生影響。

3.2 微塑料對(duì)海洋微藻光合色素濃度的影響

低濃度PS微塑料(≤5 mg·L-1)對(duì)旋鏈角毛藻單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度無明顯影響。50 mg·L-1PS微塑料暴露的旋鏈角毛藻單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度顯著高于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料，其原因是細(xì)胞密度減小。微塑料濃度≤50 mg·L-1的1 μm PE 96 h暴露下中肋骨條藻的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度無明顯變化。Yang等[53]研究表明，10 mg·L-1的80 nm PS微塑料影響蛋白核小球藻的氨基酰-tRNA合成酶的基因表達(dá)，抑制細(xì)胞生長；50 mg·L-1PS微塑料引起微藻細(xì)胞DNA損傷，增加細(xì)胞凋亡，并證實(shí)高濃度微塑料會(huì)抑制微藻細(xì)胞的光合作用。與此不同，Zhang等[54]研究表明50 mg·L-1的1 mm PVC微塑料對(duì)中肋骨條藻的生長和光合作用無明顯影響。因此，微藻的生長和光合作用與微塑料的類型、濃度和粒徑有關(guān)。

3.3 微塑料對(duì)海洋微藻DMS和DMSP產(chǎn)生的影響

目前關(guān)于微塑料對(duì)微藻DMSP和DMS的影響研究較少。結(jié)果顯示，50 mg·L-1PS微塑料下的單細(xì)胞DMS濃度顯著高于0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料，其原因可能與50 mg·L-1PS微塑料顯著降低細(xì)胞密度有關(guān)。與對(duì)照組相比，12.5、25、50和100 mg·L-1PE 微塑料暴露96 h的中肋骨條藻的單細(xì)胞DMS和DMSP濃度均無顯著性差異。陳曉華等[55]認(rèn)為微塑料通過團(tuán)聚作用、物理吸附等對(duì)生物體造成可逆的物理損傷；自然環(huán)境下微塑料釋放增塑劑和添加劑以及富集海水中的污染物，從而對(duì)海洋微藻造成不可逆的化學(xué)損傷；納米級(jí)微塑料可以透過膜蛋白或者胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，直接抑制微藻細(xì)胞的生長和色素含量。微塑料進(jìn)一步對(duì)微藻DMS和DMSP的產(chǎn)量可能會(huì)產(chǎn)生間接影響。Huang等[56]發(fā)現(xiàn)裸甲藻暴露于0.1 nm、1 μm和100 μm的微塑料時(shí)，活性氧含量增加，對(duì)微藻細(xì)胞膜造成損傷。Sunda等[57]研究發(fā)現(xiàn)，DMSP可以作為羥基自由基的有效細(xì)胞清除劑，DMS和丙烯酸鹽也可以構(gòu)成抗氧化系統(tǒng)以清除自由基。微塑料對(duì)微藻產(chǎn)生DMSP和釋放DMS影響的作用機(jī)制尚不明確，今后將進(jìn)一步研究微塑料對(duì)微藻的抗氧化系統(tǒng)的影響及其分子作用機(jī)制。

4 結(jié)論

(1) 微塑料對(duì)微藻的生長抑制作用與微塑料類型、粒徑、濃度、暴露時(shí)間有關(guān)。與0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料相比，50 mg·L-1的80 nm PS微塑料顯著抑制微藻生長。50和100 mg·L-1PE微塑料暴露48 h對(duì)中肋骨條藻的生長抑制率達(dá)到最大，分別為36.1%和40.0%。隨培養(yǎng)時(shí)間的延長，高濃度PE微塑料對(duì)中肋骨條藻的抑制作用減弱。

(2) 高濃度PS和PE微塑料暴露下旋鏈角毛藻和中肋骨條藻的單細(xì)胞Chla、Chlc和Car濃度顯著高于其他低濃度組。

(3) 與0、0.05、0.5和5 mg·L-1PS微塑料相比，50 mg·L-1PS暴露下的旋鏈角毛藻的單細(xì)胞DMS濃度顯著升高。