研究背景：

在过去的五十年中，由于塑料的大量使用，对水生生态系统造成了破坏。在这种背景下，生物可降解塑料已成为一种生态替代品，因为它们在环境中很容易降解。在所有非生物和生物降解过程中，塑料被转化为更小的颗粒，即所谓的微塑料（＜5mm），随后继续降解为纳米范围内的纳米塑料（一维＜1000nm）。尽管塑料生态毒理学领域最近取得了一些进展，但人们对二次纳米塑料(微塑料和宏观塑料自然降解产生的纳米塑料)对环境的生态影响仍然知之甚少，且在实际样品中没有可靠和适当的方法检测它们。

研究内容：

在这里，我们研究了在环境代表性条件下通过非生物降解从生物可降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB)微塑料中释放的二次纳米塑料对水生生态系统中三种代表性淡水生物的生物效应，即丝状蓝藻鱼腥藻PCC7120、绿藻莱茵衣藻和小型甲壳动物大型水蚤。

主要研究结果：

图1.解释非生物降解获得二次PHB纳米塑料及其物理化学特性的实验框架。

A）PHB微塑料（50 mg-mL）的非生物降解实验方案−1并对释放二次PHB纳米塑料的实验条件进行了研究。

B）扫描电子显微镜（SEM）图像：左侧是在所述条件下经过3天非生物降解后从PHB微塑料中释放出的二级PHB纳米塑料（游离悬浮），右侧是附着在PHB微塑料表面的类似颗粒。

C）在所述条件下非生物降解3天后，PHB微塑料和次生PHB纳米塑料释放的衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）。

D）每克PHB微塑料释放的二次PHB纳米塑料的量，作为非生物降解时间的函数。

E）在所述条件下非生物降解3天后，从PHB微塑料中释放的二级PHB纳米塑料的纳米粒子跟踪分析（NTA）尺寸分布。从样本中减去Milli-Q空白信号。

图2.PHB NPL对淡水生态系统代表性生物的影响。

A）展示了在适当培养基中进行非生物降解以获得PHB NPL（NPL）和无PHB NPL（NPL）的实验框架，以及测试PHB NPL毒性的生物方法。

B）–D）PHB NPL和无PHB NPL对接触3天后鱼腥藻PCC7120（OD750nm）和莱茵衣藻（OD750nm）细胞生长的影响，以及接触48小时后大型蚤的固定率。结果显示为相对于对照的生长变化百分比和固定率±SD。字母表示与对照组显著不同（Tukey's HSD，p<0.001）。

图3.PHB NPL在淡水生态系统代表生物中的毒性机制。

A）–C）鱼腥藻PCC7120、莱茵衣藻和大型蚤在暴露于PHB NPL后3天内相关生理参数的变化。结果显示为相关生理参数±SD相对于对照的变化百分比。*表示与对照组有显著性差异（Dunnett检验，p<0.05）。

研究结论：

二次PHB纳米塑料诱导细胞生长显著下降，并改变所有生物的相关生理参数。采用超滤法去除PHB-纳米塑料，得到的上清液对生物体没有毒性，排除了PHB微塑料中有毒化学物质的存在。此外，我们进行了完整的物理化学表征，确认了在75-200 nm范围内存在二次PHB-纳米塑料。综上所述，PHB微塑料在非生物降解过程中释放的二次PHB纳米塑料对试验生物是有害的，这表明生物可降解塑料在PHB的情况下并不意味着对环境是安全的。

参考文献：

Secondary nanoplastics released from a biodegradable microplastic severely impact freshwater environments

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EN/C8EN01427B