金属氧化物与非金属氧化物纳米颗粒暴露下人工湿地微生物群落的响应差异

摘要：

纳米产品大量应用导致纳米颗粒在不同环境中广泛分布,并引起潜在的生态风险.而人工湿地是由植物-基质-微生物组成的污水生态处理系统,不可避免地成为纳米颗粒这一新型污染物的"汇".为了对比金属氧化物纳米颗粒与非金属氧化物纳米颗粒在人工湿地中对微生物群落的生态效应差异,选取氧化石墨烯(GO)和纳米氧化铜(CuO NPs)为研究对象,构建3组黄菖蒲垂直流人工湿地生态处理系统,分别设为对照组(不投加纳米颗粒)、GO 暴露组、CuO NPs暴露组,考察GO和CuO NPs暴露下人工湿地生态系统微生物群落的动态响应.通过 16S rDNA测序结果表明,GO和CuO NPs暴露下人工湿地微生物群落丰富度和多样性均有所提升,但 CuO NPs 暴露抑制了微生物群落进化多样性.作为优势菌门,放线菌(Actinobacteria)在受到污染物暴露后丰度降低,而变形菌门(Proteobacteria)表现出较好的适应能力.微生物群落结构针对不同纳米颗粒的暴露响应机制不同,如放线菌纲(Actinobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)丰度均受到污染物抑制,而优势属Mycobacterium对GO暴露具有较强的耐受性,但对CuO NPs暴露具有较低的耐受性.根据KEGG数据库分类同样发现,污染物暴露后的人工湿地部分代谢途径减弱,其中碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)和氨基酸代谢(Amino acid metabolism)在CuO NPs暴露处理组中表现出更低的丰度.以上结果说明CuO NPs对于人工湿地的生态毒性可能会更强,这为纳米材料影响人工湿地生态功能提供了新的视角.

关键词：人工湿地、氧化石墨烯、纳米氧化铜、微生物群落、功能预测、防御机制

所属期刊栏目：33

分类号：X171.5(环境生物学)

资助基金：江苏省自然科学基金;江苏省环保集团科技项目

在线出版日期：2024-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1089-1095