李雙雙，蔡銘燦，汪慶，齊麗英，魏賀紅，王純

1. 河北工程大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2. 北京工商大學(xué)/國家環(huán)境保護(hù)食品鏈污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；3. 大連海洋大學(xué)/設(shè)施漁業(yè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023

近年來，微塑料（MPs）作為四大新污染物之一，受到廣泛關(guān)注。在中國，傳統(tǒng)污染物尚未得到有效控制，新污染物已經(jīng)造成了新的環(huán)境問題，治理迫在眉睫。微塑料是指粒徑很小的塑料顆粒以及紡織纖維，學(xué)術(shù)界將粒徑小于5 mm 的塑料顆粒定義為微塑料（Li et al.，2018）。研究報(bào)道，從淡水到海洋，從城市到邊遠(yuǎn)地區(qū)，從海灘到海底的沉積物，都發(fā)現(xiàn)了微塑料的存在（Katija et al.，2017）。2021 年，國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”塑料污染治理行動(dòng)方案》（發(fā)改環(huán)資[2021]1298 號(hào)），加強(qiáng)塑料污染全鏈條治理，持續(xù)推動(dòng)“十四五”白色污染治理取得更大成效。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年塑料生產(chǎn)量超過3 億噸，其中約10%流入了海洋，剩余90%有相當(dāng)大一部分留在內(nèi)陸及內(nèi)陸水系統(tǒng)中。中國是全球最大的塑料材料生產(chǎn)國，僅2019 年，塑料加工制品為8.184×107t，廢棄塑料高達(dá)6.3×107t，回收率不足40%（王琪等，2021）。微塑料不僅存在于所有的海洋環(huán)境中，它們也普遍存在于河流、湖泊、水庫和其他類型的內(nèi)陸水系統(tǒng)中（Lambert et al.，2018），同時(shí)生物膜是水體營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的主要場(chǎng)所，也于溪流、河流和湖泊中普遍存在，表明生物膜非常容易與水體中的微塑料接觸，生物膜可能是第一種與微塑料接觸的環(huán)境介質(zhì)（Tang et al.，2018）。此外，已有研究表明微塑料與生物膜的相互作用影響淡水系統(tǒng)的正常功能，微塑料已成為影響水體生物膜的一種新污染物（Zhang et al.，2022）。

然而，目前淡水環(huán)境中針對(duì)微塑料的研究多集中在微塑料的來源、分布、歸趨（褚獻(xiàn)獻(xiàn)等，2021）以及微塑料本身攜帶的或從環(huán)境中吸附的有毒有害物質(zhì)的釋放過程等（王曉卉，2020），少有研究微塑料與生物膜的相互作用。微塑料污染是否會(huì)影響生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其介導(dǎo)的碳和氮循環(huán)功能，有待深入研究。因此亟需探討微塑料污染對(duì)水體生物膜的潛在毒性效應(yīng)及機(jī)理，進(jìn)而評(píng)估微塑料污染對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響及風(fēng)險(xiǎn)。

1 微塑料的水環(huán)境污染現(xiàn)狀

微塑料污染正成為整個(gè)地球表層生態(tài)系統(tǒng)最嚴(yán)重的威脅之一，受到世界多國政府的嚴(yán)重關(guān)切和科技界多學(xué)科的廣泛研究（駱永明等，2021）。

環(huán)境中微塑料由于降水、地表徑流等，超過一半微塑料匯入江河湖海，淡水系統(tǒng)受到嚴(yán)重危害。近年來，全世界淡水水體中微塑料污染調(diào)查研究工作陸續(xù)展開，研究人員對(duì)全世界多個(gè)位點(diǎn)的淡水環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，部分結(jié)果如表1 顯示，中國西到青藏高原的淡水湖泊，北至內(nèi)蒙古烏梁素海，東到長(zhǎng)江，珠江等入?？冢现翉V西湟水河等淡水河流，均檢測(cè)出微塑料，最高豐度為3.4×104ind·m-3；同時(shí)英國、俄羅斯、加拿大等的河流湖泊也都發(fā)現(xiàn)了微塑料，并且部分湖泊具有較高微塑料豐度，最高達(dá)到5.12×104ind·m-3。這表明微塑料廣泛存在于各個(gè)河流湖泊中，內(nèi)陸水域受到微塑料污染的嚴(yán)重威脅，這是因?yàn)殛懺次⑺芰陷斔屯緩绞莾?nèi)陸河流，內(nèi)陸水域中微塑料污染主要的“匯”是湖泊（馮三三等，2021）。流域內(nèi)人類活動(dòng)產(chǎn)生的塑料垃圾是水體微塑料污染的主要來源，人類活動(dòng)密集的湖泊和水庫區(qū)域微塑料豐度也較高（熊雄等，2021）。

表1 國內(nèi)外淡水環(huán)境中微塑料調(diào)查情況Table 1 Investigation of microplastics in freshwater environment at home and abroad

2 生物膜對(duì)微塑料遷移轉(zhuǎn)化的影響

生物膜是由微生物（藻類、細(xì)菌、古生菌、真菌、原生動(dòng)物等）及其次生代謝物和無機(jī)、有機(jī)沉淀物等形成復(fù)雜微型生態(tài)系統(tǒng)，生物膜作為上覆水與沉積物之間的關(guān)鍵生物界面，強(qiáng)烈影響著水生態(tài)系統(tǒng)中污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程（Wu et al.，2018；吳國平等，2019）。生物膜在水生態(tài)系統(tǒng)中分布廣泛，所有浸沒在水中的固體表面都會(huì)形成生物膜。微塑料是一種優(yōu)良載體，微塑料上無處不存在生物膜（Rummel et al.，2017）。水環(huán)境中，微生物在微塑料表面定殖是一個(gè)快速的過程，通常發(fā)生在幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)（Harrison et al.，2014），即可快速形成生物膜。因此，本文提到的生物膜，包括其他固體基質(zhì)表面的生物膜和微塑料表面生物膜。

生物膜會(huì)對(duì)微塑料的遷移轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生影響。研究表明，微生物和微塑料之間的相互作用可以顯著改變微塑料的性質(zhì)，進(jìn)而影響微塑料在水生態(tài)系統(tǒng)中的環(huán)境行為和歸趨（Yokota et al.，2017）。

2.1 生物膜對(duì)微塑料垂向分布的影響

微塑料表面形成生物膜后，微生物附著會(huì)增加微塑料的密度和有效粒徑，直接影響微塑料在水中的沉降狀態(tài)（Nava et al.，2021；熊雄等，2021）。水體中密度低于水的微塑料通常會(huì)保持漂浮并隨水流遷移，密度大于水的會(huì)沉降入水底沉積物中，但是生物膜的存在可以對(duì)這一過程產(chǎn)生顯著影響。隨著微塑料表面生物膜的形成，增進(jìn)了生物膜和微塑料對(duì)懸浮性顆粒物的附著，導(dǎo)致微塑料表面顏色加深，微塑料密度增加，使得微塑料的沉降速度加快（Lagarde et al.，2016）。但是，由于微塑料聚合物種類不同，同一環(huán)境下其表面生物膜的結(jié)構(gòu)不同，也會(huì)導(dǎo)致不同微塑料的垂向分布發(fā)生變化。同一淡水湖中，在聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚乳酸的微塑料上，其表面生物膜的生物膜總量及微生物結(jié)構(gòu)存在顯著差異（付茜茜等，2021），最終影響微塑料的垂向分布。微塑料還可能與微生物一起并入雜性聚集體，引起浮力的變化，從而導(dǎo)致沉淀并影響微塑料的分布特征及歸趨特性（Long et al.，2015）。因此，生物膜的附著會(huì)改變微塑料的垂向分布，一般表現(xiàn)為增加微塑料沉降的速度和深度。

2.2 生物膜對(duì)微塑料顆粒的富集作用

水環(huán)境中，生物膜對(duì)微塑料顆粒的吸收和釋放，影響微塑料的水平遷移。生物膜具有復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)，通道、孔洞結(jié)構(gòu)在生物膜中普遍存在，這些結(jié)構(gòu)有助于其捕獲、攔截微塑料顆粒（Shabbir et al.，2020）。此外，生物膜可分泌大量胞外聚合物，與生物膜微生物緊密交織在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加劇生物膜對(duì)周圍環(huán)境中污染物的吸附（張利文，2018），導(dǎo)致微塑料在生物膜表面的聚集。Huang et al.（2021）在南水北調(diào)中線工程的研究發(fā)現(xiàn)，生物膜中微塑料濃度顯著高于周圍水體，生物膜可作為微塑料的“匯”。Majumdar et al.（2014）針對(duì)生物膜吸附微塑料的研究表明，當(dāng)有生物膜存在時(shí)，可以全部保留聚苯乙烯微塑料，而沒有生物膜時(shí)，只有40%的微塑料顆粒被保留。這說明生物膜可以富集微塑料，因此相比于其他微生物群體，生物膜微生物面臨更為嚴(yán)重的微塑料污染。但是，生物膜死亡后，其吸附的微塑料會(huì)再一次返回水體中（Kal?íkováa et al.，2021），也會(huì)影響微塑料的水平遷移。

2.3 生物膜對(duì)微塑料老化和降解的影響

微塑料可通過物理磨損、光降解、水解等物理化學(xué)過程導(dǎo)致老化，其中光降解是最快速和激烈的途徑（Andrady，2017；吳小偉等，2021)。如圖1 所示，微塑料表面生物膜可以通過覆蓋微塑料和加快微塑料沉降，減少光照水層中微塑料受到的紫外線照射的強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)，減少導(dǎo)致老化的物理化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間，從而降低微塑料老化程度（Long et al.，2015；周倩等，2021）。然而也有研究認(rèn)為微塑料表面生物膜在生長(zhǎng)等過程中，微生物會(huì)加速破壞微塑料結(jié)構(gòu)的完整性，導(dǎo)致微塑料表面粗糙度增加，裂痕數(shù)目增加（陳濤，2018），老化程度增加。

圖1 微塑料生物膜對(duì)微塑料沉降的影響示意圖Figure 1 Effects of microplastics assosciated biofilms on microplastic degradation

生物膜還可以加快微塑料的降解。微生物在微塑料表面的定殖會(huì)導(dǎo)致微塑料降解菌的富集，通過改變微塑料的親水性等理化性質(zhì)，進(jìn)而加快微塑料的生物降解（Yuan et al.，2020；Niu et al.，2021）。生物膜還會(huì)產(chǎn)生可以打破聚合物內(nèi)的碳原子共價(jià)鍵的酶，將微塑料作為碳源等進(jìn)行吸收利用，加快生物膜生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)一步加快微塑料的降解，但是生物膜對(duì)微塑料的降解過程似乎僅限于微塑料表面（Wen et al.，2015；Shabbir et al.，2020；Zhu et al.，2020）總之，生物膜可以影響微塑料老化，并加快微塑料的降解，但微塑料的老化和降解的程度由微塑料表面生物膜對(duì)微塑料的綜合影響所決定。

3 微塑料污染對(duì)生物膜的影響

3.1 微塑料對(duì)生物膜的毒害效應(yīng)

微塑料污染可對(duì)生物膜微生物產(chǎn)生毒害效應(yīng)。環(huán)境中微塑料作為高分子聚合物對(duì)水體中的各種生物（包括生物膜微生物）可造成危害（Franzellitti et al.，2019）。高濃度小尺寸的聚苯乙烯珠顯著降低了生物膜的葉綠素a 的含量，降低生物膜的光合作用功能（Miao et al.，2019a）。微塑料作為載體，不僅吸附多種污染物，而且在遷移轉(zhuǎn)化過程中釋放污染物（Peng et al.，2020；Bhagwat et al.，2021），對(duì)生物膜造成影響，但影響多為負(fù)面影響。微塑料上攜帶的增塑劑等污染物質(zhì)不但可以直接對(duì)微藻的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生脅迫，造成藻類物理損傷、營養(yǎng)消耗、滲透壓增加等，影響其光合作用活性，而且還可以與微塑料結(jié)合，抑制細(xì)菌生物膜的生長(zhǎng)和代謝，對(duì)生物膜產(chǎn)生毒害作用（Miao et al.，2019a；Prata et al.，2019；Liu et al.，2021）。

此外，微塑料對(duì)生物膜的影響，可能是多種因素共同作用的結(jié)果，如生物膜的生長(zhǎng)發(fā)育階段和微塑料的濃度、種類、尺寸等都可能造成評(píng)估結(jié)果的差異。不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的生物膜對(duì)微塑料的敏感度不同，可逆附著期生物膜對(duì)微塑料最敏感，而成熟生物膜的胞外聚合物可以有效減輕微塑料的負(fù)面影響（陶輝等，2021）。不同種類微塑料表面形成生物膜的生物量，葉綠素a 總量均存在顯著差異；不同種類微塑料的密度不同，在水體中深度不同，在一定程度上也會(huì)造成微塑料表面生物膜產(chǎn)生差異（Miao et al.，2021a）。聚乙烯和聚丙烯微塑料在淡水中培養(yǎng)后，聚乙烯微塑料表面生物膜的alpha多樣性明顯高于聚丙烯微塑料（Wang et al.，2021a）。

3.2 微塑料對(duì)生物膜微生物群落影響

微塑料污染可能改變生物膜微生物群落的組成。微塑料表面生物膜與周圍水體中的微生物種類形態(tài)和功能存在顯著區(qū)別，微塑料上附著的微生物的多樣性明顯小于周圍水體（McCormick et al.，2014；Arias-Andres et al.，2018）。如圖2 所示，一方面，微生物群落結(jié)構(gòu)和豐度變化與其承載的特定的生態(tài)功能密切相關(guān)，尤其是與生物化學(xué)循環(huán)和降解相關(guān)的微生物（鞠志成等，2021）。Miao et al.（2019b）發(fā)現(xiàn)與天然基質(zhì)相比，微塑料表面生物膜上圓桿菌科和玫瑰球菌的相對(duì)豐度顯著提高。這可能是由于某些細(xì)菌具有降解微塑料及其衍生物的功能潛力，暗示了微塑料的存在可能會(huì)改變不同功能微生物之間的協(xié)作或競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。另一方面，微塑料還可以通過改變微生物的生存環(huán)境，例如水體的物理特性或營養(yǎng)條件，從而間接影響微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性（黃藝等，2022）。此外，通過對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等微塑料的研究，發(fā)現(xiàn)不同種類微塑料表面生物膜的微生物群落組成及相對(duì)豐度不同（Qiang et al.，2021；Vaksmaa et al.，2021；馬新剛等，2022）。

圖2 微塑料對(duì)生物膜微生物群落的影響示意圖Figure 2 Effects of microplastics on microbial community of biofilms

微塑料對(duì)生物膜微生物群落的影響可以直接表現(xiàn)在酶活性和功能基因豐度的變化上。Zhang et al.（2022）研究沉水植物葉片表面生物膜發(fā)現(xiàn)，不同濃度的微塑料暴露，增加了超氧化物歧化酶的活性，還改變了微生物群落的結(jié)構(gòu)和豐度。另外，聚乙烯微塑料的加入會(huì)導(dǎo)致生物膜的活力下降，電子轉(zhuǎn)移相關(guān)基因濃度降低（Wang et al.，2022）。這表明從功能基因角度出發(fā)研究微塑料引起的生物膜微生物生態(tài)效應(yīng)可能更為深入且有效（王朱珺等，2018）。微塑料對(duì)微生物的組成、結(jié)構(gòu)及其酶活性改變的作用機(jī)制可能與某些重要的功能基因表達(dá)緊密相關(guān)，但是其作用機(jī)理尚未完全清晰，有待進(jìn)一步研究。

3.3 生物膜對(duì)微塑料污染的適應(yīng)

功能冗余性可能是生物膜適應(yīng)微塑料污染環(huán)境的重要策略之一。生物膜的微生物種類組成復(fù)雜，生物膜可通過群落功能的冗余來應(yīng)對(duì)外界干擾，以保持原有功能的可持續(xù)性（Liu et al.，2019）。Merbt et al.（2022）研究發(fā)現(xiàn)微塑料暴露導(dǎo)致巖石和沉積物等基質(zhì)表面生物的原核和真核生物群落的組成和相對(duì)豐度發(fā)生了顯著變化，但功能參數(shù)（即光合產(chǎn)量、呼吸和養(yǎng)分吸收效率等）卻沒有發(fā)生明顯改變。Miao et al.（2019b）研究表明，在水體中，與天然基質(zhì)相比，微塑料表面生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，且氨基酸和維生素的部分代謝途徑增加。此外，微塑料可吸附抗生素等污染物，而有害微生物比一般浮游生物對(duì)抗生素更具有耐藥性和耐受性，因此其在微塑料生物膜中繁殖的可能性會(huì)增加（Kumar et al.，2017；Wu et al.，2019），生物膜中有害微生物豐度等必然發(fā)生改變。這些結(jié)果均表明生物膜可以通過調(diào)整微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)抗微塑料污染。但當(dāng)環(huán)境脅迫程度超過一定耐受限度時(shí)，生物膜的功能也可能會(huì)發(fā)生改變。

4 微塑料對(duì)生物膜碳氮循環(huán)的生態(tài)效應(yīng)

4.1 微塑料對(duì)生物膜碳循環(huán)影響

生物膜是水體初級(jí)生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者，在水環(huán)境碳固定及營養(yǎng)循環(huán)中具有重要作用（Battin et al.，2016）。微塑料廣泛存在于淡水水體中，與水體中生物膜廣泛接觸，產(chǎn)生相互作用，改變水體碳循環(huán)過程中內(nèi)源碳的總量等，最終影響水體碳循環(huán)（段巍巖等，2021）。

值得注意的是，微塑料可以作為生物膜微生物群落的碳源。微塑料不僅可以作為微生物群落的有機(jī)碳底物，增加同化有機(jī)碳（AOC），加速細(xì)菌生長(zhǎng)和生物膜形成，促進(jìn)生物膜和水相之間的細(xì)菌分布的變化，而且還可以滿足大部分細(xì)菌碳需求（Seeley et al.，2020；Chen et al.，2021；Conan et al.，2022）。研究表明，水體中生物膜可以大量富集微塑料，微塑料的積累不僅會(huì)導(dǎo)致生物膜總有機(jī)碳含量顯著增加，明顯改變水體生物膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生物膜中葉綠素a 含量降低、氧化應(yīng)激反應(yīng)加劇等負(fù)面效應(yīng)，導(dǎo)致生物膜對(duì)碳的吸收降低，進(jìn)而影響碳循環(huán)（Miao et al.，2019a；Yang et al.，2022）。另外，不同微塑料表面生物膜上藻類葉綠素a含量和光能轉(zhuǎn)換效率均有明顯不同，但是當(dāng)生物膜暴露在不同微塑料時(shí)，生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)改變，生物膜光合產(chǎn)量和呼吸作用效率卻未有顯著變化（李晨曦等，2020；Merbt et al.，2022）。

與此同時(shí)，微塑料通過為生物膜提供載體（圖3），提高水體中生物膜的總量，增加生物膜對(duì)碳的吸收、利用和固定（Chen et al.，2022）。在微塑料、玻璃片和天然基質(zhì)等底物上形成的生物膜，微生物群落結(jié)構(gòu)、生物膜碳利用能力和碳代謝速率均有明顯不同，說明生物膜在不同附著基質(zhì)物上存在特異性和功能多樣性，也表明微塑料是一個(gè)特定的生態(tài)位，會(huì)對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)中微生物介導(dǎo)的碳循環(huán)產(chǎn)生影響（Miao et al.，2019b；Miao et al.，2021b）。

圖3 生物膜附著在微塑料表面對(duì)水體碳循環(huán)的影響示意圖Figure 3 Effects of biofilms attached to microplastics surface on carbon cycling in water

總之，微塑料不但能通過作為生物膜的載體和碳源等途徑增強(qiáng)生物膜碳循環(huán)功能，還能導(dǎo)致生物膜因受損而減弱其介導(dǎo)的碳循環(huán)功能?，F(xiàn)有研究表明微塑料對(duì)水體生物膜碳循環(huán)功能產(chǎn)生諸多影響，但其影響程度、過程與內(nèi)在機(jī)理還有待深入研究。

4.2 微塑料對(duì)生物膜氮循環(huán)影響

水體中氮循環(huán)由一系列復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程所驅(qū)動(dòng)，包括固氮作用、硝化作用、反硝化作用、氨化作用、厭氧氨氧化作用、硝酸鹽異化還原為氨等（曾巾等，2007；祝貴兵，2020）。

水環(huán)境中，微塑料可以通過改變生物膜微生物的生存環(huán)境、微生物群落結(jié)構(gòu)、生物膜總量等，影響水體氮循環(huán)（Arias-Andres et al.，2018；黃藝等，2022）。如圖4 所示，微塑料在水中作為載體，為生物膜創(chuàng)造了更好的定殖條件，并且小粒徑的微塑料表面更容易附著生物膜，形成異質(zhì)聚集體，進(jìn)一步促進(jìn)水體中氨的氧化以及反硝化作用，影響生物膜氮循環(huán)功能（Chen et al.，2020；Wu et al.，2022）。

圖4 微塑料對(duì)生物膜氮循環(huán)功能的影響示意圖Figure 4 Effects of microplastics on biofilm nitrogen cycling

有研究表明，微塑料暴露會(huì)導(dǎo)致微生物群落結(jié)構(gòu)改變，促進(jìn)胞外聚合物分泌與活性氧產(chǎn)生，抑制氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌的活性，且伴隨活性氧的不斷積累導(dǎo)致生物膜產(chǎn)生更強(qiáng)的氧化應(yīng)激，生物膜中微生物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受損、細(xì)胞活力下降、蛋白質(zhì)分泌異常，影響生物膜光合作用和呼吸作用，減弱生物膜氮循環(huán)進(jìn)程（Wang er al.，2021b；Zhang et al.，2023）。

微塑料還可通過影響生物膜中氮代謝的酶和基因表達(dá)來影響氮循環(huán)進(jìn)程。水體底層微塑料表面生物膜可以富集含有amoA 基因的功能菌，促進(jìn)氨氧化成亞硝酸鹽過程；水體中上層微塑料表面生物膜富集含有nxrA 和nxrB 基因的功能菌，促進(jìn)亞硝酸鹽氧化過程（Huang et al.，2022）。聚氯乙烯會(huì)抑制反硝化細(xì)菌數(shù)量和氧化亞氮還原酶基因豐度，進(jìn)而影響亞硝酸鹽總量及氮?dú)獾漠a(chǎn)生（Dai et al.，2020）。聚苯乙烯不僅可以促進(jìn)反硝化過程和三羧酸循環(huán)，增強(qiáng)呼吸作用，還可以導(dǎo)致細(xì)菌反硝化相關(guān)基因的豐度降低，亮氨酸氨基肽酶等功能酶活性降低，嚴(yán)重影響硝酸鹽還原及蛋白質(zhì)降解的過程（Miao et al.，2019a；Hu et al.，2022）。水體中的小粒徑微塑料，可能直接被水體中其他基質(zhì)表面的生物膜吸入內(nèi)部，增強(qiáng)過氧化氫酶等酶的活性，影響氨基酸代謝的途徑，導(dǎo)致生物膜氮循環(huán)功能變化（Huang et al.，2019；Yang et al.，2022；Zhang et al.，2022）。

因此，微塑料會(huì)對(duì)生物膜生物量、蛋白質(zhì)和基因豐度等產(chǎn)生影響，導(dǎo)致生物膜氮循環(huán)功能變化，但各途徑對(duì)氮循環(huán)的影響程度并不一致，比如，微塑料對(duì)酶和基因豐度的影響大多導(dǎo)致生物膜氮循環(huán)功能降低，微塑料導(dǎo)致生物膜總量增加而導(dǎo)致生物膜氮循環(huán)功能增強(qiáng)。因此，上述途徑對(duì)生物膜氮循環(huán)功能的具體效果和具體機(jī)理還需要進(jìn)一步研究，得到更加全面和準(zhǔn)確的內(nèi)在機(jī)理解析。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，生物膜通過改變微塑料密度、吸附微塑料、改變微塑料的老化/降解程度等方式影響微塑料在水體中的遷移轉(zhuǎn)化，同時(shí)，微塑料能改變生物膜生存環(huán)境、影響生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)與功能，并進(jìn)一步影響生物膜調(diào)控水體中碳氮循環(huán)過程的生態(tài)效應(yīng)。目前水體中微塑料與生物膜的相互作用方面雖取得一定進(jìn)展，但仍面臨巨大挑戰(zhàn)?；谇叭说难芯?，為了充分揭示微塑料生物膜互作機(jī)理及其在水環(huán)境中的影響，本文總結(jié)以下幾點(diǎn)，以期為后續(xù)的研究提供思路。

1）現(xiàn)有研究表明水體生物膜對(duì)微塑料的遷移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生顯著影響，但是仍需進(jìn)一步探究生物膜對(duì)微塑料吸附、降解的動(dòng)力學(xué)過程及其影響因素，以充分揭示生物膜影響微塑料的“水-沉積物-生物體”遷移轉(zhuǎn)化的內(nèi)在機(jī)理。

2）微塑料的種類、粒徑、濃度等在不同研究中對(duì)生物膜的總量、微生物群落結(jié)構(gòu)與功能、酶活性等有著不同影響特征，甚至出現(xiàn)截然相反的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，因此，亟需在模擬真實(shí)水生態(tài)條件下，對(duì)微塑料參數(shù)、表面吸附污染物能力和水環(huán)境條件等因素進(jìn)行綜合考量，開展系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)，為水生態(tài)系統(tǒng)中微塑料污染防控和環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供更全面與科學(xué)的理論支撐。

3）已有研究發(fā)現(xiàn)水體中微塑料對(duì)生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)和與功能產(chǎn)生顯著影響，而生物膜是水體中營養(yǎng)元素循環(huán)的主要場(chǎng)所之一。因此，深入開展微塑料對(duì)生物膜碳氮循環(huán)功能微生物群落結(jié)構(gòu)與功能的影響研究，將有利于客觀揭示微塑料介導(dǎo)的水體生物膜碳氮循環(huán)的基本規(guī)律與互作機(jī)理，可為全面評(píng)估微塑料污染對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響提供有益參考。