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專(zhuān)家研究成果 | 室內(nèi)微塑料影響下的細(xì)菌群落與抗生素耐藥基因相關(guān)的健康危害研究
近日,南開(kāi)大學(xué)汪磊教授課題組在“Environmental Science & Technology” 上發(fā)表了題為“Bacterial Community under the influence of Microplastics in indoor Environment and the Health Hazards Associated with Antibiotic Resistance Genes” 的研究論文。相關(guān)研究由彭楚博士擔(dān)任作者完成。
微塑料(MPs)是指直徑小于 5 mm 的塑料顆粒,它是環(huán)境中重要的新型污染物。近年來(lái)對(duì)生態(tài)環(huán)境的有害影響不斷被發(fā)現(xiàn)。而附著在微塑料表面的微生物群落,被稱(chēng)為“塑料域”。這些群落與水和土壤中的微生物群落不同,與周?chē)烊还腆w基質(zhì)中的微生物群落也不同。塑料域可能對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn),并因附著的微生物導(dǎo)致人類(lèi)致病而引起了大量的關(guān)注。
由于微塑料存在于人類(lèi)居住的環(huán)境中,其相關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)值得深入研究。人類(lèi)生活環(huán)境中微塑料沉降后以室內(nèi)灰塵的形式出現(xiàn)在我們身邊。根據(jù)數(shù)據(jù)研究,合成纖維如聚酯(PET)和尼龍(PA)在室內(nèi)灰塵中濃度分別高達(dá) 23000 和 179 mg/kg。此外,在室內(nèi)灰塵中也檢測(cè)到了 PP 和 PE ,還有一些天然顆粒如纖維素、毛發(fā)、二氧化硅等。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)菌和抗生素抗性基因(ARGs)存在于室內(nèi)灰塵中,并因其與人的直接接觸而引起廣泛關(guān)注。然而,室內(nèi)灰塵中微塑料的表面是否也存在細(xì)菌群落和 ARGs 尚不清楚。此外,由于日益嚴(yán)重的塑料垃圾問(wèn)題,可生物降解塑料被認(rèn)為是傳統(tǒng)塑料的潛在替代品,正逐漸應(yīng)用于日常生活中??紤]到它們不同的生物利用度,室內(nèi)環(huán)境中可降解塑料和不可降解塑料表面的細(xì)菌群落和 ARGs 的豐度可能存在差異,因此值得進(jìn)一步研究。
本文對(duì)收集的室內(nèi)灰塵樣本進(jìn)行了研究,為了了解微塑料顆粒對(duì)室內(nèi)環(huán)境細(xì)菌群落的影響,作者采用了安捷倫 8700 LDIR 激光紅外成像以及 LC-MS/MS 對(duì)采集的室內(nèi)粉塵樣品中的微塑料和部分天然高分子進(jìn)行檢測(cè),并分析了室內(nèi)粉塵中的細(xì)菌群落、 ARGs 豐度及其與微塑料和天然高分子的潛在關(guān)系。此外,作者對(duì)室內(nèi)典型的灰塵有機(jī)成分,包括可降解及不可降解塑料的纖維或顆粒和天然材料進(jìn)行暴露實(shí)驗(yàn),并描述了不同材料上不同的細(xì)菌群落和 ARGs 狀況,初步評(píng)估了室內(nèi)環(huán)境中相關(guān)的健康危害。
專(zhuān)家簡(jiǎn)介
汪磊 教授

南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)系系主任,博士生導(dǎo)師,環(huán)境過(guò)程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金及天津市杰出青年基金獲得者,主要從事新型污染物的環(huán)境行為與環(huán)境暴露相關(guān)方向的研究。
用戶反饋
為采集微塑料的數(shù)據(jù),我們將經(jīng)過(guò)浮選處理后的樣品使用 8700 LDIR 激光紅外成像系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,該方法能夠快速、準(zhǔn)確地完成對(duì)高通量的微塑料顆粒樣品的定性和定量工作,與此同時(shí),還能對(duì)顆粒的物理形態(tài)信息進(jìn)行可視化分析;而采用 LC-MS/MS 對(duì)微塑料的解聚產(chǎn)物進(jìn)行精準(zhǔn)定量測(cè)試時(shí)樣品無(wú)需進(jìn)行任何前處理,采集數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)公式回溯計(jì)算即可得出微塑料的質(zhì)量濃度, 具有定量限低及定量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。色譜與質(zhì)譜搭配使用進(jìn)行環(huán)境中微納塑料樣品測(cè)試分析,將為微塑料科研工作帶來(lái)更多準(zhǔn)確有價(jià)值的信息。
近年來(lái),安捷倫公司為進(jìn)一步推進(jìn)微塑料樣品測(cè)試的便捷性,開(kāi)發(fā)了多種不同測(cè)試技術(shù)的解決方案。本文主要采用了以下兩種測(cè)試解決方案:
8700 LDIR激光紅外成像微塑料
測(cè)試解決方案
安捷倫 8700 LDIR 激光紅外成像(如圖1 所示)采用專(zhuān)有的量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)作為光源,光源能量為傳統(tǒng)傅里葉顯微紅外/紅外成像系統(tǒng)的 10000 倍以上。光路設(shè)計(jì)打破了傳統(tǒng)傅里葉變換紅外成像技術(shù)的設(shè)計(jì)理念,光源照射到樣品后無(wú)需經(jīng)過(guò)任何信號(hào)轉(zhuǎn)換,直接被檢測(cè)器接收。即使在微米級(jí)樣品的測(cè)試中,也能夠獲得信噪比足夠高的紅外譜圖,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定性。

圖 1. Agilent 8700 LDIR 激光紅外成像系統(tǒng)
與儀器搭配使用的 Clarity 操作軟件中內(nèi)置了微塑料的測(cè)試方法,軟件可自動(dòng)完成選取區(qū)域內(nèi)顆粒的識(shí)別和圖像采集、顆粒尺寸信息采集統(tǒng)計(jì)以及紅外譜圖采集及定性結(jié)果統(tǒng)計(jì)等,如圖 2 所示。8700 LDIR 激光紅外成像微塑料測(cè)試是更高效的全自動(dòng)化測(cè)試方案,基本消除了人為誤差的影響,為將來(lái)微塑料測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)。

圖 2. 微塑料樣品測(cè)試結(jié)果,從左至右依次是紅外成像結(jié)果、微塑料顆粒詳細(xì)信息、定性結(jié)果統(tǒng)計(jì)以及粒徑分布統(tǒng)計(jì)信息
基于 LC/TQ 的微塑料定性定量策略
Agilent 6400 系列三重四極桿質(zhì)譜儀為商業(yè)、生命科學(xué)研究和法規(guī)監(jiān)管應(yīng)用提供了可靠的性能和出色的通用性,憑借出色的靈敏度、精密度和掃描速度,即便痕量樣品也能讓您對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性充滿信心。其中 6470B 三重四極桿LC/MS 儀器(如圖 3 所示)結(jié)合了多項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì),如安捷倫噴射流離子源、彎曲的碰撞池幾何設(shè)計(jì)、 ±20 kV 高能量打拿極和 VacShield 真空盾,這些創(chuàng)新能夠大大提高電離效率、增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,大幅縮短儀器停機(jī)時(shí)間并達(dá)到*的檢測(cè)靈敏度,同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬線性動(dòng)態(tài)范圍。

圖3. 安捷倫 6470 三重四極桿質(zhì)譜儀
含有 PA 、PC 和 PET 等微塑料成分的環(huán)境樣品經(jīng)凈化、過(guò)濾后,采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿輔助加熱法將聚合物解聚成單體,經(jīng)固相萃取柱提取富集各單體,采用 LC/TQ 定量分析單體的濃度,并通過(guò)聚合物的分子式組成推算微塑料成分的準(zhǔn)確含量,測(cè)試流程如圖 4 所示。

圖4. 微塑料液質(zhì)定性定量測(cè)試流程
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