微塑料和多种抗生素胁迫下土壤环境因子的响应特性

作者：韩冰; 李华南; 王梓静; 劳旭婷; 冯辰; 金雨萱; 赵薇; 苑子仪; 金信成; 张明哲; 孙世梅^*

来源：环境化学, 2023, 1-9.

• 微塑料
• 抗生素
• 抗性菌
• 酶活性
• 微生物群落多样性

为了深入探究微塑料（microplastics,MPs）、抗生素胁迫下土壤环境因子产生的响应特性，以聚乙烯（polyethylene,PE）、四环素（tetracycline,TC）、环丙沙星（ciprofloxacin,CIP）为研究对象，通过单独、联合施用到土壤中4周后，开展了土壤的理化性质、酶活性、抗生素残留、抗生素抗性菌（antibiotics resistant bacteria,ARB）抗性、抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）、微生物群落的多样性等方面研究.结果显示，施用MPs与抗生素的容重比对照组分别增大了12.3%、16.9%、 21.8%.有机质含量由39.96g·kg-1变化为53.21g·kg-1，与对照组相比分别增大了9.16%、12.39%、14.09%、18.47%、32.03%、33.16%、36.04%.阳离子交换量由对照组的44.36 cmol·kg-1显著变化为62.45 cmol·kg-1，与对照组相比分别增大了24.06%、30.09%、33.97%、36.49%、47.14%、50.93%、56.1%.实验各组pH值在7.58—8.12之间变化.实验各组的过氧化氢酶含量分别为1.653、 1.559、1.421、1.486、1.376、1.545、1.524、1.453 IU·g-1；脲酶含量分别为89.56、78.32、64.65、66.79、57.27、72.31、 71.26、 61.56IU·g-1；蔗糖酶含量分别为158.69、 149.61、 134.56、 131.87、 123.65、 137.26、136.83、 126.34 IU·g-1. MPs-TC-CIP组的过氧化氢酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性分别下降12.1%、32.3%、26.7%. MPs-TC、MPs-CIP组与TC、CIP实验组相比，抗生素残留量有所降低，分别为187.1%、189.3%;MPs-TC-CIP实验组的抗生素残留则低于单一施用CIP、TC组，分别为182.6%、178.7%.筛选的TC抗性菌（TC resistant bacteria,TCRB)和CIP抗性菌（CIP resistant bacteria,CIPRB)的抗性增加2倍以上. MPs-TC-CIP组与对照组相比，tet W、tet O的相对丰度比值分别为1.82、1.78;qnr A、qnr S的相对丰度比值分别为1.68、1.71.各组中相对丰度较高菌群依次为变形菌(Proteobacteria)，放线菌（Actinobacteria）、酸杆菌（Acidobacteria）、芽单胞菌（Gemmatimonadetes）、厚壁菌（Fimicutes）.施用抗生素、MPs后Proteobacteria、Actinobacteria相对丰度增加、myxococcus相对丰度减少.研究结果表明，施用MPs能促进抗生素的富集；在共同胁迫下，对土壤理化特性和生物特性影响更为显著，进一步探明了MPs对抗生素残留、ARGs传播、微生物群落演化特征等潜在影响，以期为消减污染物的危害、构建综合智能修复体系提供依据.

• 单位
  吉林建筑大学