海洋微塑料研究挑战与展望 被引量：7

1

作者 孙承君 丁金凤 +1 位作者 高丰蕾 李景喜 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期717-724,共8页

海洋微塑料污染是全球共同面对的重要环境问题之一。过去10 a,海洋微塑料研究发展迅速,但也暴露出一些亟待解决的关键科学问题,包括突破小粒径微塑料和纳米塑料的检测技术瓶颈、建立标准化的微纳塑料分析检测方法、优化海洋微塑料输运... 海洋微塑料污染是全球共同面对的重要环境问题之一。过去10 a,海洋微塑料研究发展迅速,但也暴露出一些亟待解决的关键科学问题,包括突破小粒径微塑料和纳米塑料的检测技术瓶颈、建立标准化的微纳塑料分析检测方法、优化海洋微塑料输运模型以及完善生态风险评估方案等。本文简要概述了近海、大洋和极地微塑料污染的现状,总结了海洋微塑料研究在样品采集和检测分析方面存在的挑战、在海洋微塑料存量估算和海洋微塑料输运模拟及生态风险评估方面存在的不足等,并展望了海洋微塑料未来研究方向,旨在为海洋微塑料常规监测、科学研究、风险评估和治理管控等方面提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 海洋微塑料 纳米塑料 分析方法 生态风险

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雅浦海沟北部深渊和超深渊沉积物的物质组成、来源和形成过程研究

2

作者 郑成 孙承君 +4 位作者 金红 黄玉环 岳新安 杨桂朋 丁海兵 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期73-87,共15页

为探究雅浦海沟北部深渊、超深渊沉积物的组成、来源和形成特征,以1 cm分层对采自该海域不同深度的五根柱状沉积物样品的0~8 cm沉积层进行了扫描电子显微镜(SEM)观察和X射线能谱(EDS)分析,并且分析了这些样品的含水率,锰结核含量,Al、Ca... 为探究雅浦海沟北部深渊、超深渊沉积物的组成、来源和形成特征,以1 cm分层对采自该海域不同深度的五根柱状沉积物样品的0~8 cm沉积层进行了扫描电子显微镜(SEM)观察和X射线能谱(EDS)分析,并且分析了这些样品的含水率,锰结核含量,Al、Ca、Fe、Mn、Ti、Mg等6种常量金属和Ba、Co、Cr、Ni、Pb、Sr、V、Cu、Zn等9种微量金属元素含量,以及总有机碳(TOC)含量等参数。结果表明,研究区域沉积物主要为深海软泥沉积,是不同年代沉积物的复杂混合,包含以盘星石为代表的颗石藻、海绵骨针、放射虫和硅藻等多种微体古生物化石以及辉石、重晶石、钛铁矿、长石等多种矿物。沉积组分主要来自生物源、火山源、陆源和海底热液,其中陆源沉积出现于海沟东侧深渊区。海沟西侧崖壁的沉积物比东侧崖壁的沉积物更容易发育锰结核。研究区域沉积物含水率较高并且颗粒较大,其含水率随深度增加呈减少趋势。研究区域超深渊站位沉积物的TOC和微体古生物化石含量均高于深渊站位,存在明显的漏斗效应。整体上海沟西侧崖壁沉积物含水率和TOC含量低于东侧崖壁的沉积物。自更新世以来,雅浦海沟北部的碳酸钙补偿深度(CCD)线从4 568 m以深变为4 435 m至4 568 m之间。研究区域的沉积环境为氧化环境,其0~8 cm沉积层的古老沉积物与现代沉积物发生了混合和再沉积作用,形成年代跨度极大。研究区域沉积物的形成受到海沟坡度、水动力环境、重力滑塌、浊流沉积、火山活动、漏斗效应等多种因素的显著影响。 展开更多

关键词 雅浦海沟 深渊沉积物 超深渊沉积物 总有机碳 碳酸钙补偿深度

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印度洋深海热液区贻贝足丝结构和性能特征研究 被引量：2

3

作者 谢林青 曹为 +2 位作者 蒋凤华 李景喜 孙承君 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期364-374,共11页

贻贝营半固着生活,依靠足丝将自己牢固地黏附在底物上。足丝的结构和性能对贻贝的正常生命活动至关重要。为研究热液区极端环境下深海贻贝足丝的结构和性能,采集了印度洋龙旂深海热液区的贻贝(Bathymodiolus marisindicus)足丝,对其力... 贻贝营半固着生活,依靠足丝将自己牢固地黏附在底物上。足丝的结构和性能对贻贝的正常生命活动至关重要。为研究热液区极端环境下深海贻贝足丝的结构和性能,采集了印度洋龙旂深海热液区的贻贝(Bathymodiolus marisindicus)足丝,对其力学特性、结构特征和组分进行了分析。力学性能测试发现与近海贻贝(Mytilus galloprovincialis)相比,B.marisindicus足丝的力学性能表现为模量小、弹性小、弹性缓冲较差。傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform infrared spectrometer,FT-IR)分析显示深海热液区贻贝足丝的主要成分是胶原蛋白,官能团特征显示足丝蛋白含大量的β折叠结构,足丝近端和远端的二级结构梯度较小。扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)结果显示热液区贻贝足丝表面光滑,内部结构呈纤维状整齐排列。氨基酸分析结果显示深海热液区贻贝足丝中甘氨酸、脯氨酸含量高于近海贻贝足丝,这可能会增加足丝蛋白中三螺旋结构的稳定性,使足丝在热液环境中保持性能稳定。热液区深海贻贝足丝独特的力学性能、结构特征和组分特征为研究热液区贻贝的环境适应性提供了一定的基础。 展开更多

关键词 热液区贻贝 足丝 力学性能 傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform infrared spectrometer FT-IR) 扫描电镜 氨基酸分析

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常见塑料薄膜在大气环境下的老化特征研究 被引量：1

4

作者 蒋凤华 刘心好 +2 位作者 王嘉蔚 曹为 孙承君 《海洋环境科学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期273-281,291,共10页

塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电... 塑料垃圾的老化降解是环境微塑料的重要来源之一。本文选取生活中常用的快递包装袋、外卖包装袋、垃圾包装袋等聚乙烯塑料袋、生物基环保塑料袋和全生物降解塑料袋在室外开展为期16周的暴露实验,通过力学性能测试,结合红外光谱和扫描电镜分析,探究它们在老化降解过程中的特征变化。结果显示,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜的断裂伸长率在第5周时迅速降低,垃圾包装袋薄膜和全生物降解塑料袋薄膜的断裂伸长率在第2周迅速降低,垃圾包装袋薄膜第7周之后无法进行力学性能测试,生物基环保塑料袋薄膜的断裂伸长率在实验期间变化不大;5种塑料薄膜的拉伸强度均随老化时间增加而逐渐降低。在老化过程中聚合物与氧气和水发生氧化反应产生羰基、乙烯基和羟基等降解产物,各塑料薄膜的羰基指数、乙烯基指数和羟基指数的变化基本相同,随老化时间增加均呈增加或先增加后降低的变化趋势,而结晶指数变化趋势不明显。经过大气老化后,快递包装袋薄膜和外卖包装袋薄膜表面变得粗糙,出现孔洞和裂纹;垃圾包装袋薄膜表面划痕增加,出现细小白色颗粒;生物基环保塑料袋薄膜表面的淀粉微球剥落并出现分层;全生物降解塑料袋薄膜表面裂纹坑洞变多,颗粒剥落。该结果可为研究包装用塑料袋薄膜的环境行为过程、微塑料来源及其环境风险评估等提供基础数据。 展开更多

关键词 塑料 大气老化 拉伸性能 红外光谱 扫描电镜

原文传递

南极菲尔德斯半岛土壤微生物在富集传代培养中对菲的响应 被引量：2

5

作者 李淑君 崔志松 +3 位作者 包木太 栾晓 李颖超 郑立 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期895-903,共9页

为揭示富集传代培养过程中南极多环芳烃降解菌群的演替规律,以菲为唯一碳源和能源对南极菲尔德斯半岛不同地理位置的6份土壤样品进行了富集和连续传代培养,并采用高通量测序技术分析了富集传代培养过程中菲降解菌群的群落结构及生物多... 为揭示富集传代培养过程中南极多环芳烃降解菌群的演替规律,以菲为唯一碳源和能源对南极菲尔德斯半岛不同地理位置的6份土壤样品进行了富集和连续传代培养,并采用高通量测序技术分析了富集传代培养过程中菲降解菌群的群落结构及生物多样性。Alpha多样性分析结果表明,在富集培养阶段南极菲降解菌的物种丰富度显著高于传代培养阶段(P<0.05),但传代培养阶段的代际物种丰富度无显著差异(P>0.05)。Beta多样性分析结果表明富集培养阶段与传代培养阶段的群落结构具有显著性差异(P<0.05),但传代培养阶段菲降解菌群趋于相对稳定,代际间群落结构无显著性差异(P>0.05)。大量微生物在富集培养阶段丰度较高,但因不能适应实验室培养条件或不能利用菲而在传代培养阶段被淘汰。反之,假单胞菌属(Pseudomonas)、鞘氨醇菌属(Sphingobium)、贪噬菌属(Variovorax)、甲基娇养杆菌属(Methylotenera)和产碱杆菌属(Alcaligenes)等适应了该选择压力并在传代培养阶段形成了动态平衡的优势种群。此外,Pseudomonas、Sphingobium和Variovorax等在富集传代培养过程中具有显著性差异的优势种在维持群落的动态平衡中也发挥着重要的作用。该研究有助于加深人们对南极土壤环境中持久性有机污染物的降解潜力以及关键微生物动态变化的认识,为下一步充分挖掘利用南极环保功能微生物资源提供重要的依据。 展开更多

关键词 南极 土壤 菲 富集 传代 微生物多样性

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西南印度洋龙旂热液区神盾螺共附生微生物多样性分析

6

作者 牛圆圆 何培青 刘晨临 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期461-472,共12页

深海热液区的极端环境促使热液区生物形成了独特的生存机制,即与微生物的共附生关系。本文利用高通量测序技术分析了与西南印度洋龙旂热液区神盾螺(Gigantopelta aegis)共附生微生物的种类及功能。基于16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序结... 深海热液区的极端环境促使热液区生物形成了独特的生存机制,即与微生物的共附生关系。本文利用高通量测序技术分析了与西南印度洋龙旂热液区神盾螺(Gigantopelta aegis)共附生微生物的种类及功能。基于16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序结果发现:①神盾螺共附生菌中99.99%都属于细菌域,丰度最高的是变形菌门γ-,ε-,和α-变形菌纲;②神盾螺个体Ga1和Ga3的共附生菌群落中以γ-变形菌为主,个体Ga2中以ε-变形菌为主,表明在同一热液区生活的不同个体间其共附生菌种类也存在较大差异;③宏转录组测序结果与扩增子测序结果基本一致,即神盾螺共附生细菌中变形菌门相对丰度最高,同时发现了高丰度的硫代谢、氢代谢、甲烷代谢以及环境胁迫应答基因。神盾螺共附生微生物的研究将有助于探究深海热液喷口生物的生存和适应策略,为进一步研究奠定基础。 展开更多

关键词 深海热液区 神盾螺 宏转录组 16S rRNA 共附生微生物

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μ-Raman和ATR-μ-FTIR检测小粒径微塑料的光谱特征及适用性分析

7

作者 史燕妮 李昌诚 +2 位作者 曹为 李景喜 孙承君 《应用化工》 CSCD 北大核心 2024年第11期2757-2764,共8页

目前主流的微塑料定性检测方法为显微红外光谱法(ATR-μ-FTIR)和显微拉曼光谱法(μ-Raman),为了更好地测定两种方法对不同组分小粒径微塑料检测的适用性,以ABS、PS和PP等13种微塑料为例,制备了亚微米级的微塑料,通过检测基底筛选、调整... 目前主流的微塑料定性检测方法为显微红外光谱法(ATR-μ-FTIR)和显微拉曼光谱法(μ-Raman),为了更好地测定两种方法对不同组分小粒径微塑料检测的适用性,以ABS、PS和PP等13种微塑料为例,制备了亚微米级的微塑料,通过检测基底筛选、调整激光波长和激光照射时间来降低荧光干扰等研究,优化了μ-Raman对小粒径微塑料的检测方法,同时比较了μ-Raman和ATR-μ-FTIR检测不同组分小粒径微塑料时的光谱特征。结果显示,显微拉曼检测微塑料的最小粒径在0.7~2.5μm之间,显微红外检测微塑料的最小粒径在10~20μm之间,含芳香环的微塑料更适合用μ-Raman检测,20μm可以作为微塑料组分鉴定方法选择的分界。本研究为小粒径微塑料的检测提供了参考。 展开更多

关键词 拉曼光谱 红外光谱 微塑料 最小检测粒径

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福建东山湾几种产胶红藻的DNA条形码记录

8

作者 刘晨临 李艳 +1 位作者 王晓 孙萍 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期568-577,共10页

杉菜目红藻中沙菜产卡拉胶,江蓠和龙须菜产琼胶,都具有重要的经济价值。本文对易曲沙菜(Hypnea flexicaulis)、真江蓠(Gracilaria vermiculophylla)和龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)等几株福建东山湾杉菜目红藻进行了形态描述和... 杉菜目红藻中沙菜产卡拉胶,江蓠和龙须菜产琼胶,都具有重要的经济价值。本文对易曲沙菜(Hypnea flexicaulis)、真江蓠(Gracilaria vermiculophylla)和龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)等几株福建东山湾杉菜目红藻进行了形态描述和DNA条形码分析,并基于线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(COI)基因和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基(rbc L)基因比对结果。基于COI基因的遗传多样性分析发现,形态上有区别的东山湾易曲沙菜存在3种不同单倍型,其中2种单倍型之前未被报道过,第三种与中国台湾、韩国济州岛的样品为共享单倍型。东山湾的真江蓠样品,在分布于西北太平洋的真江蓠COI基因的单倍型中,属于末支单倍型,其进化时间较晚。龙须菜样品与北方栽培种序列一致。本文初步揭示了东山湾具有丰富的产胶经济红藻资源,其中卡拉胶原料藻沙菜的生物多样性较高,有很好的开发利用前景。 展开更多

关键词 东山湾 杉菜目 沙菜 COI基因 RBCL基因

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南极大型海藻表面可培养琼胶降解菌多样性分析 被引量：1

9

作者 桂媛媛 谷晓倩 +1 位作者 李江 张培玉 《极地研究》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期504-511,共8页

采用选择性培养基、卢戈氏染色法对南极乔治王岛附近海域6株大型海藻表面可培养的琼胶降解菌进行了筛选和分离纯化,并基于菌株的16S rRNA基因序列进行了分子鉴定和系统发育分析。结果表明,筛选获得的37株琼胶降解菌分别属于γ-变形菌纲(... 采用选择性培养基、卢戈氏染色法对南极乔治王岛附近海域6株大型海藻表面可培养的琼胶降解菌进行了筛选和分离纯化,并基于菌株的16S rRNA基因序列进行了分子鉴定和系统发育分析。结果表明,筛选获得的37株琼胶降解菌分别属于γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria),黄杆菌纲(Flavobacteriia)和放线菌纲(Actinobacteria)。其中γ-变形菌纲包括Pseudoalteromonas、Colwellia、Shewanella、Psychrobacter、Pseudomonas、Halomonas、Photobacterium等7个属及Thiotrichaceae科,黄杆菌纲包括Flavobacterium、Zobellia 2个属,放线菌纲只筛选出Salinibacterium 1个属。优势属为假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas,20株),其次为嗜冷杆菌属(Psychrobacter,4株)。Shewanella、Psychrobacter、Pseudomonas、Halomonas和Photobacterium等5个属及Thiotrichaceae科是首次从南极大型海藻表面分离的具有琼胶降解活性的种属。该结果拓展了我们对琼胶降解菌多样性的认识,为南极微生物资源调查和开发研究提供了科学依据。 展开更多

关键词 南极 琼胶降解菌 多样性 系统发育分析

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极地冰藻极端海冰生境适应机制及其受气候变化的影响

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作者 刘晨临 牛圆圆 何培青 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期167-177,共11页

冰藻是南北极海冰生物群落中最主要的组成部分,通过固定和输出碳、吸收养分、生产释放氧气和有机化合物,推动高纬度生态系统的生物地球化学循环,在南北极海洋生态系统中发挥着重要作用。从宏观到微观综述了近年来在海冰栖息环境特征、... 冰藻是南北极海冰生物群落中最主要的组成部分,通过固定和输出碳、吸收养分、生产释放氧气和有机化合物,推动高纬度生态系统的生物地球化学循环,在南北极海洋生态系统中发挥着重要作用。从宏观到微观综述了近年来在海冰栖息环境特征、冰藻种类组成和群落结构、冰藻对极端环境的适应机制以及气候变化对海冰环境和冰藻的影响等方面的研究进展,并以黑暗、寒冷和高盐为主要特征重点讨论了冰藻对海冰环境的生理和分子适应机制。提出在气候变化条件下,应进一步研究探索极地海冰环境基线、冰藻生物多样性组成和变化、冰藻代谢生理对环境的应对机制以及海冰生物之间的相互作用,以增进对当前和未来海冰生态系统和生物地球化学循环的理解。 展开更多

关键词 海冰 冰藻 极端环境适应 气候变化

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微塑料在土壤中的赋存特征、吸附和迁移机制 被引量：1

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作者 王储 刘霞 +8 位作者 王萌 刘慕涵 闫志永 赵雅婷 赵茹碧 蒋凤华 代燕辉 岳同涛 赵建 《中国科学：化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2463-2479,共17页

塑料污染已成为备受关注的全球环境问题,土壤是塑料的主要汇集地之一,进入到土壤中的塑料会经过物理、化学和生物老化过程降解为微塑料.由于微塑料具有粒径小、难降解等特点,容易吸附土壤环境中共存的污染物,如有机污染物和重金属等,进... 塑料污染已成为备受关注的全球环境问题,土壤是塑料的主要汇集地之一,进入到土壤中的塑料会经过物理、化学和生物老化过程降解为微塑料.由于微塑料具有粒径小、难降解等特点,容易吸附土壤环境中共存的污染物,如有机污染物和重金属等,进而发生共迁移.本文总结了微塑料在全球不同地区土壤中的赋存特征,并探讨了土壤中微塑料的可能来源(农业地膜、工业活动、污水污泥等);归纳了土壤中微塑料对共存有机污染物和重金属的吸附机制以及影响因素(微塑料的理化性质和环境条件),微塑料吸附有机污染物和重金属的机制均包括孔隙填充作用、范德华力、静电力和阳离子-π键.除此之外,微塑料吸附有机污染物的机制还包括疏水作用、分配作用、氢键、π-π键、卤素键、负电荷辅助氢键和CH/π键;而络合(螯合)作用和离子交换在微塑料吸附重金属过程中起到了重要作用.综述了微塑料在土壤中的迁移机制(物理截留、静电力、疏水作用、氢键和络合作用等)以及影响因素;并进一步讨论了微塑料吸附和迁移行为对土壤理化性质及其生态毒性的影响.最后,对土壤中微塑料环境行为研究进行了展望.本文对于客观评价微塑料在土壤中的归趋和生态风险具有重要意义. 展开更多

关键词 微塑料 赋存 吸附 迁移 天然有机质

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常见塑料薄膜制品在UV作用下的性能变化特征 被引量：8

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作者 蒋凤华 谢林青 +3 位作者 孙承君 张雨 李景喜 鞠鹏 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期1571-1579,共9页

塑料自问世以来给人类的日常生活带来极大改变和方便,但同时由于其难降解性而产生大量塑料垃圾.这些垃圾在光、物理、化学和生物等作用下发生破碎降解产生微塑料,成为环境中微塑料的一个重要来源.本研究选取生活中常见的食品包装袋、垃... 塑料自问世以来给人类的日常生活带来极大改变和方便,但同时由于其难降解性而产生大量塑料垃圾.这些垃圾在光、物理、化学和生物等作用下发生破碎降解产生微塑料,成为环境中微塑料的一个重要来源.本研究选取生活中常见的食品包装袋、垃圾袋、厚塑料膜和快递包装袋等塑料薄膜制品开展UV光降解实验,通过拉伸性能检测,结合红外光谱和扫描电子显微镜手段,分析了它们在UV光降解过程中的性能变化特征.结果表明,6种塑料膜的断裂伸长率均随光照时间增加而降低,杨氏模量一般随光照时间增加先升高后降低,而拉伸强度随光照时间增加呈先升高后降低或者持续降低的变化趋势,食品包装袋和可降解垃圾袋在光照强度为160 W/m2的UV光照射36 h后发生脆化无法进行拉伸性能测试,易于破碎为微塑料,而快递包装袋180 h后断裂伸长率仍达76%;光降解过程中聚乙烯发生氧化断链反应,分子结构发生变化,食品包装袋光降解的主要产物为醚类物质,厚塑料膜和快递包装袋的降解产物包含酮、酯或酸类物质和乙烯基等,但聚乙烯作为塑料的主要成分没有变化;光降解后塑料的表面和拉伸断裂截面均产生细小裂纹,发生脆化.研究结果可以为环境中大片塑料垃圾的行为过程、微塑料来源及环境风险评估等研究提供基础数据. 展开更多

关键词 光降解 微塑料 聚乙烯 拉伸性能 红外光谱 扫描电子显微镜

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