利用原生动物盐蚕豆虫清除海洋微塑料的方法

技术领域

本发明涉及微塑料清除技术领域，特别是涉及一种利用原生动物盐蚕豆虫清除海洋微塑料的方法。

背景技术

微塑料(MPS)是指直径在0.001-5mm之间的塑料碎片、纺织纤维或者塑料薄膜，是全球水生环境中众所周知的海洋污染物。微塑料已经在全球海洋中被发现，在环境中，微塑料常被分为初生(一次)微塑料和次生(二次)微塑料。初生微塑料来源广泛，如污水排放或者工业用品中添加的塑料颗粒的排放，而次生微塑料是来自较大的塑料碎片经物理、化学和生物作用转化的副产品。由于塑料聚合物由长链大分子组成，这使它们在环境中具有稳定和耐用的特性，不易被环境降解，容易造成严重环境污染。

微塑料在海洋水体中大量存在，并且体积小可被多种海洋生物摄入，摄入微塑料对许多海洋生物类群有害，造成海洋生物摄食减少，新陈代谢紊乱，免疫力下降等，影响生物生长繁殖。此外，微塑料的粒径小、比表面积大、疏水性强特性使得海洋中的重金属、有机污染物等易在其表面聚集。微塑料作为海洋中常见的污染物，对海洋环境水生生物有着巨大危害，如何有效的清除海洋中的微塑料污染成为本领域技术人员亟待解决的难题。

目前微塑料的去除主要采用化学、物理以及生物法。物理法主要通过混凝，过滤、吸附等方法，存在成本高，去除率低等问题，并且物理方法主要适用于去除较大粒径微塑料，小尺寸微塑料很容易从处理过程中泄漏到环境中，并进一步破裂或降解成纳米塑料。化学法主要通过光催化法进行，但在光催化过程中需要提供额外的紫外线，增加了成本。生物法主要通过微生物降解进行，但是，由于微塑料的化学性质稳定，微生物对微塑料的降解效果较差，降解时间很长，很难将微生物应用于降解微塑料的实际应用中。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用原生动物盐蚕豆虫清除海洋中的微塑料的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用原生动物盐蚕豆虫清除海洋微塑料的方法，以解决上述现有技术存在的问题，该方法采用盐蚕豆虫对水体中微塑料的摄食实现对水体中微塑料的去除，为水体中微塑料的去除提供了新的选择。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种利用原生动物盐蚕豆虫清除海洋微塑料的方法，包括将盐蚕豆虫加入水体中静置清除微塑料的步骤。

盐蚕豆虫隶属于异毛目蚕豆虫属，在浮游纤毛虫中属分类地位较高，体积较大的种类，活体大小长约180-300μm，宽度约67-125μm，为黄渤海区较习见种，原生动物纤毛虫偏爱摄食较小的被捕食者，很容易摄入大量微塑料，可以起到清除微塑料的作用，利用盐蚕豆虫清除微塑料安全环保，并且可以清除小尺寸微塑料。

进一步地，所述盐蚕豆虫与所述水体的比例为4-5个/mL。

进一步地，所述水体为海水，所述微塑料在海水中浓度为2×10

进一步地，所述微塑料的粒径为5μm。

进一步地，所述静置时间为24h。

进一步地，在将盐蚕豆虫加入水体中静置清除微塑料的步骤之前，先将盐蚕豆虫放入50-60‰人工海水中饲喂杜氏盐藻进行培养。

进一步地，所述培养条件为pH＝8±0.2，温度为26-28℃，光照强度2000-3000lx，光照周期L:D＝12-14:10-12，培养至所述盐蚕豆虫密度≥1×10

进一步地，在盐蚕豆虫加入水体中静置清除微塑料的步骤之后，将所述盐蚕豆虫采用恒流过滤法进行过滤回收。

进一步地，使用200目孔径的绢布采用恒流过滤法对所述盐蚕豆虫进行过滤回收。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种利用原生动物盐蚕豆虫去除海洋微塑料的方法，采用盐蚕豆虫对水体中微塑料的摄食实现对水体中微塑料的去除，与其它清除微塑料的方法相比，原材料环保无污染、无毒副作用、方法简便、时间短、应用潜力大，为水体中微塑料的去除提供了新的选择。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例一中盐蚕豆虫种群密度和盐蚕豆虫形态图，A为种群密度统计图，B为盐蚕豆虫光学显微镜图；

图2为实施例一摄食荧光聚苯乙烯微塑料后的盐蚕豆虫的形态图，A为光学显微镜图，B为荧光显微镜图；

图3为实施例一盐蚕豆虫对水体中聚苯乙烯微塑料的去除率图；

图4为盐蚕豆虫的过滤回收示意图；

图5为实施例二中盐蚕豆虫种群密度统计图；

图6为实施例二摄食荧光聚苯乙烯微塑料后的盐蚕豆虫的形态图，A为光学显微镜图，B为荧光显微镜图；

图7为实施例二盐蚕豆虫对水体中聚苯乙烯微塑料的去除率图；

图8为实施例三中盐蚕豆虫种群密度统计图；

图9为实施例三摄食荧光聚苯乙烯微塑料后的盐蚕豆虫的形态图，A为光学显微镜图，B为荧光显微镜图；

图10为实施例三盐蚕豆虫对水体中聚苯乙烯微塑料的去除率图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的试剂如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂。

以下实施例中所用盐蚕豆虫来源于天津农学院动物生理学实验室保种箱。

实施例1

一、盐蚕豆虫的培养：

盐蚕豆虫使用灭菌的55‰人工海水培养，pH为(8±0.2)，实验在温度28℃、光照强度2000lx、光照周期L:D＝14:10(即白昼与黑夜分别为14h和10h)的恒温培养箱中进行。培养至盐蚕豆虫的密度达1×10

二、盐蚕豆虫对微塑料的摄食

1.将盐蚕豆按照5个/mL添加量分别接种到含有不同浓度5μm、15μm荧光聚苯乙烯微塑料的海水中，5μm、15μm荧光聚苯乙烯微塑料的浓度均设置为(0，2×10

2.使用解剖镜对水体中的盐蚕豆虫进行计数，确定盐蚕豆虫的种群密度(图1A)，并在光学显微镜下观察盐蚕豆虫形态(图1B)。使用一次性毛细吸管吸取摄食了微塑料的盐蚕豆虫，在显微镜下观察盐蚕豆虫对聚苯乙烯微塑料的摄食情况。

3.在5μm和15μm荧光聚苯乙烯微塑料存在下盐蚕豆虫均可存活，在光学显微镜下观察发现盐蚕豆虫内部摄入大量颗粒(图2A)，经荧光显微镜下观察确定为5μm粒径的荧光聚苯乙烯微塑料(图2B)，而盐蚕豆对15μm粒径聚苯乙烯微塑料摄食较少。表明盐蚕豆虫对小粒径聚苯乙烯微塑料有明显的富集作用。

三、、盐蚕豆虫对水体中微塑料的去除效果

对滤除摄食了微塑料的盐蚕豆虫的水体中5μm微塑料进行计数，将样品充分震荡，使用移液器取3mL样品，使用血球计数板在光学显微镜下计数，重复取样确保数据的准确，并计算去除率(图3)。结果发现，盐蚕豆虫对水体中微塑料的清除率最高可达83％，且仅需24h即可做到对水体中聚苯乙烯微塑料的清除。表明，盐蚕豆虫对水体中聚苯乙烯微塑料有显著的去除效果。

四、水体中盐蚕豆虫的富集

使用200目孔径的绢布，采用恒流过滤法(图4)进行过滤，对盐蚕豆虫的回收率可到65％，具体流程如下：

1.在锥形瓶中配制与盐蚕豆虫培养液等渗的海水，将蠕动泵进样管放入锥形瓶液面以下，将绢布剪成合适大小铺至漏斗中，打开止水夹，启动蠕动泵，用海水润洗整套装置，保证液体路径通畅；

2.调整蠕动泵功率使得出样管以适合的流速出样，维持出样海水在绢布中液面高度下；

3.即将结束时，立即关闭止水夹，清洗后的盐蚕豆虫则全部被富集在漏斗内液面以下的水体中。

实施例2

一、盐蚕豆虫的培养：

盐蚕豆虫使用灭菌的50‰人工海水培养，pH为(8±0.2)，实验在温度27℃、光照强度2000lx、光照周期L:D＝12:12的恒温培养箱中进行。培养至盐蚕豆虫的密度达1×10

二、盐蚕豆虫对微塑料的摄食

1.将盐蚕豆按照5个/mL添加量分别接种到含有不同浓度5μm、15μm荧光聚苯乙烯微塑料的海水中，24h后进行观察。

2.使用解剖镜对水体中的盐蚕豆虫进行计数，确定盐蚕豆虫的种群密度，并在光学显微镜下观察盐蚕豆虫形态。使用一次性毛细吸管吸取摄食了微塑料的盐蚕豆虫，在显微镜下观察盐蚕豆虫对聚苯乙烯微塑料的摄食情况。

3.在5μm和15μm荧光聚苯乙烯微塑料存在下盐蚕豆虫均可存活(图5)，在光学显微镜下观察发现盐蚕豆虫内部摄入大量颗粒(图6A)，经荧光显微镜下观察确定为5μm粒径的荧光聚苯乙烯微塑料(图6B)。表明盐蚕豆虫对5μm聚苯乙烯微塑料有明显的富集作用。

三、盐蚕豆虫对水体中微塑料的去除效果

对滤除摄食了微塑料的盐蚕豆虫的水体中5μm微塑料进行计数，将样品充分震荡，使用移液器取3mL样品，使用血球计数板在光学显微镜下计数，重复取样确保数据的准确，并计算去除率。结果发现，盐蚕豆虫对水体中微塑料24h的清除率最高可达55％(图7)。

四、水体中盐蚕豆虫的富集

使用200目孔径的绢布，采用恒流过滤法进行过滤，对盐蚕豆虫的回收率可到64％，具体流程如下：

1.在锥形瓶中配制与盐蚕豆虫培养液等渗的海水，将蠕动泵进样管放入锥形瓶液面以下，将绢布剪成合适大小铺至漏斗中，打开止水夹，启动蠕动泵，用海水润洗整套装置，保证液体路径通畅；

2.调整蠕动泵功率使得出样管以适合的流速出样，维持出样海水在绢布中液面高度下；

3.即将结束时，立即关闭止水夹，清洗后的盐蚕豆虫则全部被富集在漏斗内液面以下的水体中。

实施例3

一、盐蚕豆虫的培养：

盐蚕豆虫使用灭菌的60‰人工海水培养，pH为(8±0.2)，实验在温度26℃、光照强度3000lx、光照周期L:D＝14:10的恒温培养箱中进行。培养至盐蚕豆虫的密度达1×10

二、盐蚕豆虫对微塑料的摄食

1.将盐蚕豆按照4个/mL添加量分别接种到含有不同浓度5μm、15μm荧光聚苯乙烯微塑料的海水中，24h后进行观察。

2.使用解剖镜对水体中的盐蚕豆虫进行计数，确定盐蚕豆虫的种群密度，并在光学显微镜下观察盐蚕豆虫形态。使用一次性毛细吸管吸取摄食了微塑料的盐蚕豆虫，在显微镜下观察盐蚕豆虫对聚苯乙烯微塑料的摄食情况。

3.在5μm和15μm荧光聚苯乙烯微塑料存在下盐蚕豆虫均可存活(图8)，在光学显微镜下观察发现盐蚕豆虫内部摄入大量颗粒(图9A)，经荧光显微镜下观察确定为5μm粒径的荧光聚苯乙烯微塑料(图9B)。表明盐蚕豆虫对5μm粒径聚苯乙烯微塑料有明显的富集作用。

三、盐蚕豆虫对水体中微塑料的去除效果

对滤除摄食了微塑料的盐蚕豆虫的水体中5μm微塑料进行计数，将样品充分震荡，使用移液器取3mL样品，使用血球计数板在光学显微镜下计数，重复取样确保数据的准确，并计算去除率。结果发现，盐蚕豆虫对水体中微塑料24h的清除率最高可达71％(图10)。表明，盐蚕豆虫对水体中聚苯乙烯微塑料有显著的去除效果。

四、水体中盐蚕豆虫的富集

使用200目孔径的绢布，采用恒流过滤法进行过滤，对盐蚕豆虫的回收率可到66％，具体流程如下：

1.在锥形瓶中配制与盐蚕豆虫培养液等渗的海水，将蠕动泵进样管放入锥形瓶液面以下，将绢布剪成合适大小铺至漏斗中，打开止水夹，启动蠕动泵，用海水润洗整套装置，保证液体路径通畅；

2.调整蠕动泵功率使得出样管以适合的流速出样，维持出样海水在绢布中液面高度下；

3.即将结束时，立即关闭止水夹，清洗后的盐蚕豆虫则全部被富集在漏斗内液面以下的水体中。

对比例1

与实施例1的区别在于，省略盐蚕豆虫的培养步骤。结果发现，盐蚕豆虫对水体中微塑料的清除率仅达47％。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。