[发明专利]一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法

说明书

本发明适用于环境保护技术领域，提供了一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法，在选定的水生生态系统中布设采样点；在每个采样点表层水采集相同体积的水样，从中提取微塑料与水生微生物，再测定采样点的水温和pH；以微塑料污染特征数据为输入特征，水生微生物群落的α多样性指数为输出标签，构建机器学习模型。本发明中的一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法，通过构建机器学习回归模型，直接分析现实环境中微塑料各项污染特征与水生微生物群落α多样性指数之间关系，由此评价微塑料污染对水生微生物的生态风险，可快速估计微塑料污染对水生微生物群落的生态影响，有利于环境保护部门及时掌握微塑料污染对水生生态系统的风险情况。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法。

背景技术

微塑料在我国被列为四类新污染物之一，在世界范围内也因其分布的广泛性、环境与健康风险的显著性以及危害的潜在性和隐蔽性而受到人们关注。水生生态系统是微塑料最大的赋存环境，微塑料也被称为“水中的PM_2.5”，一方面，微塑料为水生微生物提供了定殖场所，形成“塑料际”，影响水生微生物自然的生态过程；另一方面，微塑料自身作为污染物或其他污染物质的载体，对水生微生物生存环境产生影响。

微塑料污染已经对水生微生物带来生态冲击，然而，目前现实环境中微塑料对水生微生物的生态风险难以被定量描述，因为真实环境中的微塑料具有复杂的成分、形态、尺寸分布，而现有的控制性实验条件还不能定量计算这些变量带来的风险。

因此，针对以上现状，迫切需要开发一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微塑料对水生微生物生态风险的评价方法，包括具体方法步骤如下：

步骤一、在选定的水生生态系统中布设采样点；

步骤二、在每个采样点表层水采集相同体积的水样，从中提取微塑料与水生微生物，另外再测定采样时采样点的水温和pH；

步骤三、以微塑料污染特征数据为输入特征，水生微生物群落的α多样性指数为输出标签，构建机器学习模型。

作为本发明进一步的技术方案，在步骤一中，水生生态系统为单一的河流、湖库、河口和海洋生态系统，采样数据在60组以上，采样可分冬夏两季实施，每季设置30个以上的采样点。

作为本发明进一步的技术方案，在步骤二中，对于微塑料，记录其丰度(单位：个/L)、尺寸分布(单位：μm)、形态分布、颜色分布和成分分布；

对于水生微生物，采用16srDNA高通量测序技术获取水生微生物群落信息，计算出每份样品中水生微生物群落的α多样性指数，常用的度量标准有Shannon指数、Simpson指数、Ace指数和Chao1指数。

作为本发明进一步的技术方案，在步骤三中，构建机器学习模型的具体步骤如下：

步骤(1)采用Excel表格记录微塑料与水生微生物群落的α多样性指数的数据，形成数据集；

步骤(2)安装和加载R语言相关包，导入数据集；

步骤(3)以微塑料污染特征为输入，以Shannon指数为输出，采用kNN机器学习算法构建回归模型。

作为本发明进一步的技术方案，在步骤(1)中，对于微塑料，微塑料丰度命名为abundance；