烟台海岸带所揭示全氟烷基化合物(PFAS)对河口海岸环境微生物的影响特征

全氟烷基化合物(PFAS)作为一类具有强持久性与生物累积性的新型污染物,广泛存在于河口海岸生态系统中。近期,中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程研究组(唐建辉研究团队)通过野外调查、微宇宙实验及多维度数据分析,系统揭示了PFAS对河口海岸微生物群落的影响规律,明确了生境差异、复合污染、水动力条件等关键调控因素,为新污染物的生态风险评估与污染防控提供了重要科学支撑。

PFAS点源污染区域的研究显示,受污染河段上下游的细菌、真菌及微型真核生物群落存在显著差异,共检出255个差异类群,其中54个类群的丰度变化与 PFAS 浓度呈直接相关。季节动态分析进一步发现,夏季、表层水体及微型真核生物群落对PFAS的响应更为敏感,其群落组成变异程度显著高于其他季节、生境及微生物类群,这一发现为后续针对性研究提供了关键变量参考。

微宇宙实验解析了PFAS与微生物相互作用过程。河流与海洋两种模拟环境中,PFOA在水-沉积物界面的分配行为存在显著差异。从微生物响应来看,海洋系统中细菌群落的α多样性与 PFOA 浓度呈显著负相关,且PFOA对水体细菌群落组成的影响强度远大于沉积物。分析还发现,大部分对PFOA敏感的细菌属仅短期存在于某一时间阶段,群落响应不具有长期稳定性,而 Limnobacter属在不同体系中均表现出稳定响应,因此,可作为PFAS长期污染监测的潜在生物标记类群。

PFAS与溴代阻燃剂(BFRs)复合污染的河口区域的研究发现,细菌群落对两类污染物呈现不同的响应模式(图1)。部分细菌类群对PFAS浓度变化响应明显,对BFRs浓度却无显著响应,表明了细菌群落对不同分子结构有机污染物存在“特异性响应”。例如含醚键的BDE209(十溴联苯醚)、PBDEs(多溴联苯醚)与含长全氟碳链的PFO5DoA(全氟-3,5,7,9,11-五氧十二烷酸),分别促进ThermomonasPlanctomycetes等细菌类群的丰度提升。

1 细菌群落对不同类型污染物存在差异响应

水动力条件是河口区域调控PFAS迁移扩散、影响微生物群落的空间分布关键因素之一(图2)。河口区域细菌群落的研究分析表明,颗粒附着菌群在PFAS污染监测中更为稳定,可作为优异的新型生物标志物,据此提出了水流迁移路径监测的创新性技术方案。该方案基于河流与海洋微生物菌群差异,解析区域特有细菌类群、追踪水流方向(图3,旨在无专业水文监测设备情境下,助力PFAS等水流迁移污染物的传输过程解析。

2 水动力影响下不同生境微生物群落的传输差异

3 基于区域生物标志物的水流方向分析

相关研究成果发表于Journal of Hazardous Materials》《Science of the Total Environment》《Estuarine,Coastal and Shelf Science等国际期刊。第一作者为烟台海岸带所博士毕业生郭超(现为广东省科学院生态环境与土壤研究所助理研究员),通讯作者为唐建辉研究员。该研究得到了国家自然科学基金区域(山东)创新发展联合基金和山东省重点研发计划等项目的资助。

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