海洋学院王俊教授团队在环境微纳米塑料污染研究方面取得新进展

审核发布:宣传部 费思迎 来源单位及审核人:海洋学院 彭金富 发布时间:2021-12-01浏览次数:769

海洋学院王俊教授团队以新型污染物微/纳米塑料为研究对象,分析微/纳米塑料在环境中的分布、评估微/纳米塑料的生态毒性效应、建立新的微塑料快速鉴定方法和管控技术,分别在国际环境及地学领域知名期刊Reviews in Aquaculture(影响因子:10.592)、Critical Reviews in Environmental Science and Technology(影响因子:12.561)、Gondwana Research(影响因子:6.174)、Science of the Total Environment(影响因子:7.963)上连续发表7篇中科院一区高水平论文。

  (1)国际顶级水产期刊Reviews in Aquaculture(影响因子:10.592)发表了王俊教授团队题目为“Interactions and associated resistance development mechanisms between microplastics, antibiotics, and heavy metals in the aquaculture environment”的文章。博士研究生李桢为论文第一作者,王俊教授为通讯作者。(https://doi.org/10.1111/raq.12639


微塑料、抗生素和重金属不可避免地污染水产养殖环境,对生态和人类健康造成严重后果。论文概括了全球水产养殖环境中微塑料、重金属和抗生素的污染,讨论了抗生素抗性基因 (ARGs) 和金属抗性基因 (MRGs)在环境中产生和抗生素抗性发展的常见选择机制,并揭示了微塑料在水产养殖环境中的作用,例如作为抗生素抗性选择性富集的热点以及多重抗药性基因的潜在载体,分析了微塑料对水产养殖和人类健康的威胁。

  (2)环境科学与技术领域知名期刊 Critical Reviews in Environmental Science and Technology (影响因子:12.561)在线发表了海洋学院王俊教授团队题目为“Interaction of micro(nano)plastics with extracellular and intracellular molecules in the freshwater environment”的文章。博士后Muhammad Junaid为本论文第一作者,王俊教授为通讯作者。

https://doi.org/10.1080/10643389.2021.2002078)。



/纳米塑料在水生环境中与细胞外生物分子和细胞间生物分子相互作用,形成生态电晕层或生物膜,从而改变微/纳米塑料颗粒的命运、生物反应性以及对环境和人类的健康的影响。该论文分析了河流和湖泊中微/纳米塑料的来源、形成和现状,研究了淡水环境中微/纳米塑料与生物分子相互作用机制,分析了影响塑料颗粒-生物分子界面相互作用的潜在因素,评估了生态电晕层或生物膜对生态和人类健康影响。

  (3)在环境科学与地学领域国际知名期刊Gondwana Research(影响因子:6.174)上发表题目为 “Microplastics abundance, distribution, and composition in freshwater and sediments from the largest Xijin Wetland Park, Nanning,South China”的研究论文,揭示了大型湿地公园的微塑料污染特征。硕士研究生王秋萍为论文第一作者,王俊教授为通讯作者。(https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.07.009

该研究以中国大型湿地公园为采样点,收集了为期一年的表层淡水和沉积物样品,解析了地表水和沉积物中微塑料的丰度和物理化学特征,发现了大量的纤维状的微塑料颗粒,对地表淡水和沉积物样品轨迹分析发现,纺织品和服装生产、人类日常生活、捕鱼活动和网箱养殖中丢弃的塑料制品是其该地区微塑料污染的主要来源。

  (4)在环境科学与生态领域国际知名期刊Science of the Total Environment(影响因子:7.963)上在线发表题目为 “Polystyrene nanoplastics exacerbated the ecotoxicological and potential carcinogenic effects of tetracycline in juvenile grass carp (Ctenopharyngodon idella)”的论文,揭示了微塑料复合污染对草鱼的生态毒理效应。博士研究生刘淑林为论文第一作者,王俊教授为通讯作者。(https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150027

该研究利用纳米塑料颗粒与四环素共同暴露草鱼,评估纳米塑料和四环素对草鱼的组织损伤、氧化损伤和免疫毒性,并分析预测其对相关癌症的潜在靶点。评估了纳米塑料在对草鱼和人类的生态风险。

  (5)在知名期刊Science of the Total Environment(影响因子:7.963)上在线发表题目为“Application of hyperspectral imaging technology in the rapid identification of microplastics in farmland soil”的文章,利用高光谱技术快速鉴定土壤中微塑料的技术方法。硕士研究生艾文杰为文章的第一作者,通讯作者为岳学军教授和王俊教授。 (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151030)

该研究发现,农田土壤中微塑料的主要成分是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和其他聚合物,精准检测和识别土壤中微塑料聚合物对农田土壤微塑料污染监测具有重要意义。该研究基于高光谱技术和机器学习算法对农田土壤中各种单体微塑料聚合物及其混合物进行分类,突出了不同分类算法下微塑料混合物的分类效果。结果显示高光谱技术结合卷积神经网络模型能够快速识别农田土壤中微塑料种类及精准检测。

   (6)在Gondwana Research(影响因子:6.051)上在线发表题目为“Bioavailability and toxicity of microplastics to zooplankton”的论文,揭示了海洋中的微塑料对浮游生物的影响。本科生何美婷,王俊教授为通讯作者。(https://doi.org/10.1016/j.gr.2021.07.021

微塑料经常被浮游动物吃掉,因为它们在大小、颜色和浮力上类似于猎物。浮游动物直接或间接摄入微塑料,会导致肠道损伤、摄入减少、生长缓慢或延迟、产卵减少、寿命缩短以及异常甚至致命的基因表达,也会影响它们的行为、繁殖和后代健康。此外,微塑料与浮游生物群落的整合会影响过滤生物的摄食,并可能通过浮游生物食物网转移到其他营养级。

  (7)在Science of The Total Environment(影响因子:7.963)上在线发表题目为“Effects of micro(nano)plastics on higher plants and the rhizosphere environment”的论文,分析/纳米塑料对水生植物的影响。https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150841

/纳米塑料不仅能被动物摄入,还能被植物吸附、摄入,能在植物体内转运和积累。微/纳米塑料能吸附种子表皮,抑制对水和营养的吸收,影响种子的萌发和幼苗生长。同时,微/纳米塑料还能影响植物的光合作用,诱导氧化应激和免疫反应,改变植物的表达和代谢模式,直接影响植物生长。此外,微/纳米塑料还能影响土壤特性(如土壤结构、土壤容重、保水性、pH等)和土壤微生物群体(如微生物含量、结构、丰度和活性等)间接影响植物的生长。该论文揭示了微塑料对植物发育的生态毒理效应机制。

以上这些研究得到了国家重点研发计划(2018YFD0900604)、广东省珠江学者特聘教授专项人才经费(2018)、国家自然科学基金(4207736441703095)、南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)创新团队项目(311021006)广东省高校重点研究项目(2019KZDXM0032020KZDZX1040)等基金的资助。 (/ 陈广龙)