科学研究
海水沉积系统中常规和潜在可降解刺网的命运
发布时间:2022年8月2日
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研究背景:

来自商业和休闲捕鱼的废弃、丢失或以其他方式丢弃的渔具代表了一个相当大的全球、保护和经济问题。刺网(主要由耐腐蚀的聚酰胺PA制成)是世界上最常见的渔具之一,仅在挪威估计每年就有近 14,000 张网丢失。已经尝试通过引入可生物降解的材料来减少幽灵捕鱼的影响。最近的研究表明,由PBAT与聚己二酸-共对苯二甲酸丁二醇酯 (PBAT/PBSAT) 混合制成的刺网可用作传统 PA 刺网的替代品。然而,与这些可降解材料相关的微生物降解和降解程度尚未确定。迄今为止,还没有关于 PBS/PBAT/PBSAT 在海洋环境中解聚的证据的报道。

研究内容:

海洋环境中被遗弃的刺网是一种全球性的环境风险,原因是这些刺网引起的幽灵捕鱼。挪威的Odd G. Brakstad等人研究了3 年内在天然海水 (SW)-海洋沉积物中降解的传统 PA 网和 PBAT 网之间的刺网降解特性的差异。将刺网细丝在 20°C的天然海水 (SW) 和海洋沉积物中培养了 36 个月,并通过细丝力学性能和表面形貌的变化研究了这两种网在降解过程中的变化。热解-气相色谱/质谱法揭示了与长丝表面相关的潜在 PBSAT 降解产物。此外,还研究了尼龙和 PBSAT 细丝上的生物膜之间的微生物群落的状况。

主要研究结果:

1. 沉积物-SW系统实验的测试装置。描述了用于物理 (P)、化学 (C) 和微生物 (M) 分析的采样。每次采样都包括正常 (R1-R2) SW 中的两个重复和一个无菌对照 (SR1)。

2. PBSAT (A-C) 和尼龙 (D) 刺网在 SW 沉积物系统中降解 36 个月后的 SEM 分析。网在具有正常(A、B 和 D)或灭菌 SW(C)的静态系统中培养

3. 在 36 个月的潜伏期内对尼龙(A 和 B)和 PBSAT(C 和 D)长丝进行拉伸测试,使用 10 次重复进行测量。结果显示为以 kg 为单位的长丝强度(A 和 C)和断裂伸长率百分比(B 和 D)。结果显示在天然 SW 沉积物 (NatSW)、灭菌的 SW 沉积物 (SterSW) 中孵育的细丝,以及在天然 (Abr-natSW) 或灭菌 (Abr-SterSW) SW 和沉积物的悬浮液中搅拌 14 天的细丝。误差条代表重复测量的标准偏差。

4. 基于 Bray-Curtis 差异的天然 SW 沉积物样品中 PBSAT 生物膜和尼龙刺网丝上微生物群落的 β 多样性比较

5. 来自尼龙 (A) 和 PBSAT (B) 细丝上生物膜的 WGA 扩增子的微生物群落组成(相对丰度为 10%)。列标题表示孵化月份。显示了两个重复(R1 和 R2)的数据,除了实验开始时(0 m)和孵化 18 个月后的 SW 样品

6.通过GC/MS 分析在生物和灭菌的 SW 沉积物中(0-36 个月)中的尼龙丝鉴定的化合物的相对响应。误差条代表 3 次重复测量的标准偏差。

7. 通过GC/MS 分析生物和灭菌 SW 沉积物中 PBSAT 细丝(0-36 个月)可能鉴定的化合物的相对响应。误差线代表 3 次重复测量的标准偏差

研究结论:

在这项研究中,在天然 SW 沉积物系统中进行的为期 3 年的研究中,比较了对传统尼龙和可生物降解 PBSAT 刺网中使用的单丝降解很重要的几个关键因素。在研究期间,尼龙单丝基本不受影响,而 PBSAT 长丝显示出退化迹象,包括表面裂纹、磨损损伤以及抗拉强度和伸长率降低。PBSAT 单丝也受到沉积物侵蚀引起的物理应变的影响,这与海底和沿海地区的废弃渔具有关。通过 SEM 分析和拉伸强度测试确定的劣化也可能与生物膜堆积在刺网细丝上引起的表面生物降解有关。SW 灭菌导致 PBSAT 刺网的物理退化较少这一发现支持了这一前提。尽管 PBSAT 生物膜中丰富的细菌群与据报道降解 PBSAT 聚合物的细菌无关,但我们预计丰富群的成员参与生物降解。

尽管 PBSAT 刺网的使用寿命比传统尼龙网短,并且随着时间的推移可能导致捕捞效率降低,但使用这些网的环境效益很重要。PBSAT 渔网预期发生的物理和化学劣化可能会使它们的寿命和幽灵捕鱼的时间缩短几年,考虑到全世界大量废弃的渔网,这可能具有重要的环境意义。

参考文献:

The fate of conventional and potentially degradable gillnets in a seawater-sediment system

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X22004416?via%3Dihub

DOI: 10.1016/j.marpolbul.2022.113759