专家研究成果 | 室内微塑料影响下的细菌群落与抗生素耐药基因相关的健康危害研究

时间：2022-6-24 阅读：2754

近日，南开大学汪磊教授课题组在“Environmental Science & Technology” 上发表了题为“Bacterial Community under the influence of Microplastics in indoor Environment and the Health Hazards Associated with Antibiotic Resistance Genes” 的研究论文。相关研究由彭楚博士担任作者完成。

微塑料（MPs）是指直径小于 5 mm 的塑料颗粒，它是环境中重要的新型污染物。近年来对生态环境的有害影响不断被发现。而附着在微塑料表面的微生物群落，被称为“塑料域”。这些群落与水和土壤中的微生物群落不同，与周围天然固体基质中的微生物群落也不同。塑料域可能对人类和动物构成健康风险，并因附着的微生物导致人类致病而引起了大量的关注。

由于微塑料存在于人类居住的环境中，其相关的健康风险值得深入研究。人类生活环境中微塑料沉降后以室内灰尘的形式出现在我们身边。根据数据研究，合成纤维如聚酯（PET）和尼龙（PA）在室内灰尘中浓度分别高达 23000 和 179 mg/kg。此外，在室内灰尘中也检测到了 PP 和 PE ，还有一些天然颗粒如纤维素、毛发、二氧化硅等。研究发现，细菌和抗生素抗性基因（ARGs）存在于室内灰尘中，并因其与人的直接接触而引起广泛关注。然而，室内灰尘中微塑料的表面是否也存在细菌群落和 ARGs 尚不清楚。此外，由于日益严重的塑料垃圾问题，可生物降解塑料被认为是传统塑料的潜在替代品，正逐渐应用于日常生活中。考虑到它们不同的生物利用度，室内环境中可降解塑料和不可降解塑料表面的细菌群落和 ARGs 的丰度可能存在差异，因此值得进一步研究。

本文对收集的室内灰尘样本进行了研究，为了了解微塑料颗粒对室内环境细菌群落的影响，作者采用了安捷伦 8700 LDIR 激光红外成像以及 LC-MS/MS 对采集的室内粉尘样品中的微塑料和部分天然高分子进行检测，并分析了室内粉尘中的细菌群落、 ARGs 丰度及其与微塑料和天然高分子的潜在关系。此外，作者对室内典型的灰尘有机成分，包括可降解及不可降解塑料的纤维或颗粒和天然材料进行暴露实验，并描述了不同材料上不同的细菌群落和 ARGs 状况，初步评估了室内环境中相关的健康危害。

专家简介

汪磊教授

南开大学环境科学系系主任，博士生导师，环境过程与基准教育部重点实验室主任。国家自然科学基金委优秀青年科学基金及天津市杰出青年基金获得者，主要从事新型污染物的环境行为与环境暴露相关方向的研究。

用户反馈

为采集微塑料的数据，我们将经过浮选处理后的样品使用 8700 LDIR 激光红外成像系统进行测试，该方法能够快速、准确地完成对高通量的微塑料颗粒样品的定性和定量工作，与此同时，还能对颗粒的物理形态信息进行可视化分析；而采用 LC-MS/MS 对微塑料的解聚产物进行精准定量测试时样品无需进行任何前处理，采集数据后经过公式回溯计算即可得出微塑料的质量浓度，具有定量限低及定量准确等优点。色谱与质谱搭配使用进行环境中微纳塑料样品测试分析，将为微塑料科研工作带来更多准确有价值的信息。

近年来，安捷伦公司为进一步推进微塑料样品测试的便捷性，开发了多种不同测试技术的解决方案。本文主要采用了以下两种测试解决方案：

8700 LDIR激光红外成像微塑料

测试解决方案

安捷伦 8700 LDIR 激光红外成像（如图1 所示）采用专有的量子级联激光器（QCL）作为光源，光源能量为传统傅里叶显微红外/红外成像系统的 10000 倍以上。光路设计打破了传统傅里叶变换红外成像技术的设计理念，光源照射到样品后无需经过任何信号转换，直接被检测器接收。即使在微米级样品的测试中，也能够获得信噪比足够高的红外谱图，从而实现准确定性。

图 1. Agilent 8700 LDIR 激光红外成像系统

与仪器搭配使用的 Clarity 操作软件中内置了微塑料的测试方法，软件可自动完成选取区域内颗粒的识别和图像采集、颗粒尺寸信息采集统计以及红外谱图采集及定性结果统计等，如图 2 所示。8700 LDIR 激光红外成像微塑料测试是更高效的全自动化测试方案，基本消除了人为误差的影响，为将来微塑料测试方法的标准化奠定了基础。

图 2. 微塑料样品测试结果，从左至右依次是红外成像结果、微塑料颗粒详细信息、定性结果统计以及粒径分布统计信息

基于 LC/TQ 的微塑料定性定量策略

Agilent 6400 系列三重四极杆质谱仪为商业、生命科学研究和法规监管应用提供了可靠的性能和出色的通用性，凭借出色的灵敏度、精密度和扫描速度，即便痕量样品也能让您对结果准确性充满信心。其中 6470B 三重四极杆LC/MS 仪器（如图 3 所示）结合了多项技术优势，如安捷伦喷射流离子源、弯曲的碰撞池几何设计、 ±20 kV 高能量打拿极和 VacShield 真空盾，这些创新能够大大提高电离效率、增强了系统的稳定性和可靠性，大幅缩短仪器停机时间并达到*的检测灵敏度，同时实现宽线性动态范围。