Mudanças na comunidade microbiana induzidas por plástico e zinco como substitutos da abrasão de pneus

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 18684 (2022) Citar este artigo

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Os ambientes aquáticos servem como sumidouros para descargas antrópicas. Parte significativa do descarte é proveniente do desgaste dos pneus, que cada vez mais são lançados no meio ambiente, causando desastres ambientais devido à sua longevidade e ao grande número de poluentes que contêm. Os principais componentes dos pneus são o plástico e o zinco, que portanto podem ser usados ​​como substitutos da abrasão dos pneus para estudar o efeito na vida microbiana. Investigamos concentrações ambientalmente realistas de plástico e zinco em uma comunidade microeucariota de água doce usando sequenciamento de alto rendimento da região 18S V9 durante um período de exposição de 14 dias. Além de uma diversidade geralmente inalterada após a exposição ao zinco e aos nanoplásticos, é evidente uma mudança na estrutura da comunidade devido ao zinco, mas não devido aos nanoplásticos. Evidentemente, as partículas nanoplásticas dificilmente afetam a comunidade, mas a exposição ao zinco resulta em mudanças drásticas na abundância funcional em relação ao modo trófico. Os microrganismos fototróficos foram quase completamente diminuídos inicialmente, mas a fotossíntese se recuperou. No entanto, os táxons dominantes que realizam a fotossíntese mudaram de bacilariófitas para clorófitas. Embora os organismos fototróficos estejam diminuindo na presença de zinco, a fração mixotrófica inicialmente se beneficiou e a fração heterotrófica foi beneficiada durante todo o período de exposição. Em contraste com mudanças duradouras na composição do táxon, a composição funcional da comunidade é inicialmente fortemente desequilibrada após a aplicação de zinco, mas retorna ao estado original.

A poluição é um problema crescente a nível mundial, desencadeando consequências imprevistas e danos incalculáveis ​​à biodiversidade1,2,3,4,5,6. Uma importante fonte de poluição é a abrasão dos pneus7,8. Os pneus contêm inúmeras substâncias como negro de fumo, aditivos, tecidos, agentes de cura, enxofre, metais, mas também estireno e butadieno, que são precursores do poliestireno9,10,11,12. O desgaste do pneu deixa partículas na superfície que, devido à abrasão e à radiação UV, degradam-se em micro e nanoplásticos4,13,14,15,16. Durante o próximo evento de chuva forte, essas partículas são então transportadas para os corpos d’água (Fig. 1).

Representação pictórica mostrando como os poluentes provenientes da abrasão dos pneus entram nos ecossistemas aquáticos. Durante a condução, o pneu desgasta-se e deixa partículas na superfície da estrada, que são posteriormente degradadas em micro e nanopartículas por fricção e radiação UV. Estas partículas são descarregadas com as próximas chuvas fortes nos ecossistemas aquáticos e terrestres. Lá eles interagem e afetam organismos microbianos e são posteriormente acumulados ao longo da cadeia alimentar17.

As partículas podem permanecer no ambiente durante séculos, senão milénios, devido à sua longa meia-vida, atribuível à sua baixa biodegradabilidade18. Um dos compostos tóxicos mais importantes nos pneus em termos de quantidade é o zinco, ou seja, os pneus contêm cerca de 1% de zinco19. Alguns efeitos adversos já foram descritos20,21,22,23,24, mas o impacto geral nas comunidades microeucarióticas ainda não foi suficientemente investigado5,25,26,27,28,29, uma vez que os efeitos de nano e micropartículas e substâncias tóxicas associadas são principalmente desconhecido30.

Além disso, para a abrasão dos pneus não está claro até que ponto os efeitos potenciais são causados ​​pelos nanoplásticos ou por compostos tóxicos adsorvidos ou incorporados nas partículas nanoplásticas4,7,8,13,28,31,32,34,35,,32.

São prováveis ​​efeitos fortes nas comunidades microeucarióticas, uma vez que são prováveis ​​efeitos nocivos diretos e indiretos através do contacto físico, fagocitose, alimentação e acumulação através da cadeia alimentar37,38,39,40. Uma mudança nas comunidades bacterianas foi demonstrada por Fu et al. sugerindo efeitos indiretos em microeucariotos, ou seja, através de interações alimentares41,42. Sabe-se que os efeitos dos micro e nanoplásticos aumentam com a diminuição do tamanho das partículas . Os nanoplásticos podem permear as membranas lipídicas48 levando à peroxidação lipídica49 e à ruptura da membrana celular por contato direto, perfuração física, plasmólise e estresse fisiológico20,50,51,52,53,54. Demonstrou-se ainda que os nano e microplásticos causam uma diminuição no conteúdo de clorofila e na atividade fotossintética em culturas de microalgas, independentemente da inibição do crescimento e dos efeitos de sombreamento . Os efeitos subjacentes são diversos, variando desde a redução da captação de CO2 até o aumento da produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), tilacóides distorcidos e genes de fotossíntese afetados negativamente .