关键词： 微塑料   海洋污染   海洋生态环境   防治  

摘要： 微塑料是一种新形式的海洋污染物,微塑料污染已成为全球生态和环境问题,近年来逐受到国内外的关注。海洋微塑料污染会对海洋生态环境和海洋生物带来危害,并沿着食物链在各个营养级富集,进而影响人类健康。根据目前对海洋微塑料的研究进展,本文提出完善微塑料治理法律法规,严格管理塑料海洋排放和开发微塑料降解技术等方法对微塑料污染进行预防和治理,以期能为系统评估我国海洋微塑料污染带来的影响与治理提供科学依据。

关键词： FOURIER transform infrared spectroscopy   PLASTICS   MARINE resources conservation   WEATHERING   VOLCANIC ash   tuff   etc.  

摘要： Debris in the marine environment can be either natural, such as floating vegetation or volcanic ash deposits, or man-made. The man-made sources cover the whole gamut of material types, such as sewage, glass, mineral, fabric, and, of increasing concern, plastic or polymeric materials. Virtually all plastics absorb infrared (IR) light in a highly selective manner, making their infrared spectra a useful qualitative diagnostic. The triage of the visible micro- (similar to 1 mm to 5 mm), meso-, macro- or mega-sized plastic particles with handheld Fourier Transform IR (FT-IR) enables rapid determination of the material on-site, and reduces time wasted on non-polymers on-site or at site. Four of the most prevalent neustonic plastic types, and their FT-IR spectral changes correlated with accelerated weathering, were successfully examined chronologically, detailing significant differences in aging profiles and chemical changes. Subsequently, a small spectroscopically identifiable degraded piece of plastic found in Greenland was correlated to the appropriate aging profile. Finally, a targeted methodology for quantification of submillimeter microplastic in dried estuarine sediment was evaluated to ascertain the potential limit of detection.

关键词： 微塑料   数值模拟   输运   海洋动力过程  

摘要： 微塑料采样数据在时间、空间上的不连续性限制了对微塑料源、汇区域、传输途径及发展趋势的研究。采用现场调查与数值模拟相结合的方法,能够综合研究微塑料自身特征、气象及水动力环境因素对微塑料分布和输运的影响。主要从微塑料输运的数值模拟方法、模拟研究及应用方面综述微塑料模拟研究进展,可归纳为:微塑料输运模型主要驱动场(流场)的构建;风、海浪、地形和极端海况等环境因素对不同(粒径、密度和形状)微塑料粒子性质和输运过程的影响;数值模拟工具在微塑料清除研究中的应用。同时基于近年来数值模拟方法在微塑料研究中的应用,展望未来该领域需要关注的研究方向,包括结合实测数据和输运模型,研究微塑料的分布特征及演变规律;微塑料输运的相关参数(粗糙度、风拖曳系数、沉降速率和再悬浮速率和污损率等)对气象和水动力影响响应的模拟研究,相应的敏感性模拟实验结果需要与采样调查和实验室检测结果对比验证,以改进数值模型的经验参数和公式。

关键词： 塑料颗粒   矿化   塑料   全球   海洋   据估计  

摘要： 据初步估算,全球每年向海洋输出的塑料垃圾可达480万至1270万吨,其中直径小于5毫米的塑料颗粒被称为微塑料。全球海洋中99.9%的塑料“藏在看不见的地方”。近年来,塑料开始在世界所有海洋中被发现,其中90%沉入了海床。专家说,这些塑料最终会在那里矿化。

关键词： 塑料   污染   土壤微生物   生态系统服务   土壤动物   肠道微生物  

摘要： 塑料已经成为现代社会不可或缺的产品而被广泛应用,塑料污染也成了一个全球性的环境污染问题。近年来,土壤塑料污染的问题也开始受到关注。本文针对近几年来国内外关于塑料污染对土壤生态系统的影响进行综述,主要包括以下几个方面:(1)微塑料对土壤物理化学性质的影响;(2)微塑料对土壤微生物群落的影响;(3)微塑料与土壤动物的相互作用。最后,本文对未来关于土壤微塑料研究的重点方向进行了展望。

关键词： 微塑料   海洋青鳉   内分泌干扰   跨世代效应   复合毒性   环境污染  

摘要： 微塑料是一种新型环境污染物，广泛分布于海水、沉积物及生物体中。目前对于微塑料的研究多以摄食率、生长速率、产卵量、孵化率、死亡率等终点指标评价其对海洋生物的毒性效应，缺少深入的毒理学研究。此外，以往针对微塑料的研究多采用短期暴露或单一污染物暴露，对微塑料的跨世代毒性和复合毒性研究较少。为进一步阐明微塑料的潜在危害，本文通过微塑料暴露海洋青鳉(Oryziasmelastigma)早期生命阶段、微塑料对海洋青鳉全生殖周期暴露、微塑料与17α-乙炔雌二醇(17α-ethynylestradiol,EE2)联合暴露等三个方面，深入探讨了微塑料潜在的毒性效应，本文研究结果表明：　　(1)海洋青鳉受精卵在孵化过程中会黏附微塑料，孵化后2?3天的仔鱼会将微塑料摄入体内并在肠道中富集。2、20和200μg/L微塑料暴露会显著抑制受精后7?11天胚胎的心跳速率，2和200μg/L微塑料暴露会降低卵的孵化率。暴露后45天，采用实时定量PCR方法检测了幼鱼心脏发育相关基因的转录水平，发现微塑料能够抑制PPAR-α，PPAR-β，GATA4和COX-2基因的表达水平，同时上调了BMP4基因的表达量。微塑料暴露45天后，幼鱼的体长体重均显著降低，证明微塑料暴露会影响海洋青鳉早期生命阶段的心脏发育和生长。　　(2)2、20和200μg/L微塑料全生殖周期暴露(150d)海洋青鳉，发现微塑料暴露显著升高了肝脏、鳃、肠及性腺中丙二醛(MDA)的含量，降低了各组织中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽转移酶(GST)(除肠道外)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)的活力。微塑料暴露导致海洋青鳉肝脏出现了肝细胞坏死及血窦增生现象，对肠道和鳃造成了严重的物理损伤，造成精巢结构出现较大孔隙并扰乱了卵巢的发育水平。　　(3)2、20和200μg/L微塑料全生殖周期暴露海洋青鳉后，会对海洋青鳉的内分泌系统造成影响。以雌鱼为例，微塑料暴露显著降低了血浆中雌二醇(E2)的水平，提高了睾酮(T)的含量。脑中的FSHβ，LSHβ，GTHα基因及性腺中的FSHR和LHR基因的mRNA表达水平均在微塑料暴露后受到了抑制，而主要参与睾酮(T)合成的类固醇合成基因StAR，CYP11a2，17βHSD和3βHSD的mRNA表达量在微塑料暴露后出现了显著上调，进而导致睾酮(T)水平的升高。同时，研究结果显示微塑料暴露后，雌鱼肝脏中Vtg，Chg基因的表达水平降低，ARα，ARβ基因的表达水平出现显著上调，这与血浆中雌二醇(E2)水平降低，睾酮(T)水平升高有关。雄鱼的研究结果与雌鱼类似，但不同的是雄鱼肝脏内的雌激素受体ERα、ERβ基因的表达量出现显著上调，这可能与雄鱼体内的雌二醇(E2)水平很低，机体可能通过产生雌激素受体弥补雌二醇(E2)的缺失有关。由此，本研究认为微塑料能够干扰海洋青鳉的内分泌系统，具有潜在的内分泌干扰效应。　　(4)2、20和200μg/L微塑料全生殖周期暴露海洋青鳉后，随机挑选5对雌雄鱼并使其交配繁殖，进一步研究微塑料的生殖和遗传毒性。结果表明，微塑料暴露能够刺激海洋青鳉提前进入性成熟，并会降低产卵量、受精率，促进胚胎提前孵化。对F1代的研究结果显示，微塑料抑制了PPAR-α，PPAR-β，PPAR-γ，GATA4和ATPase等基因的表达水平，并加快了F1代胚胎的心跳速率。同时，微塑料暴露后F1代的IGF-Ⅰ，IGF-ⅠR和GHR等基因的mRNA表达量受到显著下调，并显著降低了受精后21天仔鱼的体长。由此本研究认为全生殖周期的微塑料暴露对海洋青鳉造成了生殖毒性和遗传毒性。　　(5)利用2、20和200μg/L微塑料与10ng/LEE2联合暴露雄性海洋青鳉28天，结果显示联合暴露显著降低了海洋青鳉的体长、体重、肝脏和性腺指数，并干扰了血浆中E2和T的水平。与EE2单独暴露相比，微塑料联合暴露进一步上调了ERβ，Vtg1，Vtg2，ChgH和ChgL基因的表达水平，表明微塑料对EE2的生殖干扰毒性具有放大作用，但这种效果不具有剂量依赖关系。　　综上所述，微塑料能够通过降低孵化率，干扰心脏发育等方式影响海洋青鳉早期发育。全生殖周期的暴露表明微塑料会破坏机体的抗氧化防御系统，对青鳉各组织造成病理学损伤，还能够扰乱血浆中性激素水平，表现出内分泌干扰效应。微塑料还对子代造成了不利影响，如降低受精率、减缓仔鱼的生长发育速度等，说明微塑料对海洋青鳉造成了生殖和遗传毒性。此外，本研究证实了聚苯乙烯微塑料能够放大EE2的生殖内分泌干扰效应。本文的结果可为今后开展海洋微塑料的生态效应与健康风险评估提供参考数据。

关键词： 厦门湾   海洋塑料垃圾   微塑料   时空分布   城市污水   人类世  

摘要： 塑料作为“人类世”所特有的一种物质,为现代人类文明的进步与发展提供了重要的基础性材料,但同时也产生了日益严重的环境和生态问题。开展海湾塑料垃圾和微塑料时空分布及对人类活动响应研究,对认识塑料物质在海岸带环境中的迁移、转化和归趋,调控人类活动行为,降低塑料物质对海洋环境与生态的危害都具有重要科学价值和实践意义。本文重点开展了厦门湾海洋塑料垃圾及微塑料分布规律,厦门城市污水处理厂中微塑料分布特征,厦门湾沉积物微塑料历史记录及对人类活动响应等方面的研究工作,主要取得以下成果。厦门湾海面垃圾存在不均匀分布,并典型受降水、潮流、盐度、风向和周边陆域城市垃圾管控水平等因素控制。海面垃圾丰度最高为70751 Items/km2,最低为3556 Items/km2,二者相差近20倍,主要集中在九龙江口海域及其邻近的厦鼓海域,约占厦门湾海面垃圾的59.5%。约有76.67%的海面垃圾来源于流域和周边陆域人类活动产生,仅有23.33%的由捕捞和水产养殖等海上人类活动产生。海面垃圾与降水量相关度高（R2=0.75）,台风、持续暴雨等极端天气将大量陆源垃圾带入海洋,导致海面垃圾显著增加,例如台风“莫兰蒂”造成海面垃圾平均丰度较同期正常天气情况下高7-11倍。九龙江河口咸淡水交汇的盐度锋面处,水动力条件较弱的区域和常年主导风向的下风向并有岸滩、岛屿阻隔等处较易形成海面垃圾集中分布区域。随着尺寸的减小,海面垃圾丰度近似成幂指数增加,且其中塑料垃圾的占比近似成对数升高,表明海面塑料垃圾小型化趋势明显。海底垃圾分布总体与海面垃圾相似,但又略有不同。海底垃圾丰度介于53143-3600 Items/km2。受底部流场差异和盐度锋面等影响,尤其在河口海域由于受底层盐水楔顶托作用,与海面相比,海底垃圾沉积中心向河口方向上移。海底垃圾丰度以中块垃圾为峰值近似呈“倒V”字形正态分布,且随着尺寸的减小,塑料垃圾的占比略呈下降趋势。塑料纸/袋和塑料绳子都是海面和海底塑料垃圾各尺寸中最为主要的两种类型。小块和特大块塑料垃圾的类型比较单一,而中块和大块的塑料垃圾类型则比较丰富多样,并随着尺寸的减少,海面和海底塑料垃圾中可识别的类型显著降低。滩涂（沙滩）垃圾丰度普遍较海面垃圾和海底垃圾高,其分布特征能一定程度上反映海洋垃圾的“源汇”格局。滩涂（沙滩）垃圾平均丰度约为159833 Items/km2,分别是海面垃圾和海底垃圾的5.25倍和5.61倍。流域带来的垃圾,在河口海域受盐度锋面和近岸植被的阻滞影响,并在波浪能作用下堆积到九龙江河口滩涂上,形成流域垃圾的“中继站”;在台风、暴雨或高潮水位作用下进行二次分配,又再次进入到厦门湾海域,成为海面和海底垃圾的主要“策源地”之一,起到“源”的作用。海面垃圾在潮流输移和波浪能推移作用下,逐步汇集到厦门岛东南部沙滩,使其成为厦门湾海面垃圾的重要“汇”之一。九龙江河口滩涂中除特大块外,其他垃圾丰度随其尺寸的减小而减小,且塑料垃圾的占比也呈近似相同规律。厦门岛东部沙滩垃圾以中块为峰值近似呈“倒V”字形正态分布,塑料垃圾尺寸占比呈“V”字型分布。滩涂（沙滩）中大块和中块的塑料垃圾类型较为多样,类型平均为28种和24种,是海面和海底同尺寸塑料垃圾类型数量的3-4倍。泡沫类塑料是滩涂（沙滩）塑料垃圾中的主要类型之一,应引起特别关注。厦门湾海面微塑料分布规律与塑料垃圾有较大差异,尤其受降水影响的机制明显不同。厦门湾海面微塑料平均丰度分别为135269 Items/km2,是海面塑料垃圾的5.5倍,其粒径小于2.5mm的约占78.1%,主要类型以PE（31%）、PA（22.3%）和PVC（14.5%）为主。海面微塑料由于粒径小,受河口盐度锋面的阻滞作用弱于大块塑料垃圾,而易被输移到距离“源”更远的开阔海域,使其有别于塑料垃圾的分布规律。海面微塑料丰度在丰、平、枯三季有较大差异,以枯水期丰度最高（121276 Items/km2）,丰水期处于中等水平（73925 Items/km2）,平水期最低（24908 Items/km2）,仅为枯水期的20.5%。枯水期降水少、太阳辐射作用时间长,有利于大块塑料降解碎化形成“次生”微塑料,而使得海面微塑料丰度显著升高。滩涂微塑料丰度空间分布特征与塑料垃圾类似,能较好地指示微塑料的“源汇”格局。设计并改进了城市污水微塑料采样方法,总结了厦门城市污水处理厂中微塑料分布特征。采用电磁流量计与快速拍照联用思路,设计并改进城市污水处理厂微塑料采样方法,计量误差约为±1-2 mL/s,有效地解决了进出水采样体积级差大的问题,提升了进出水中微塑料丰度结果的可比性。研究表明,厦门城市污水处理厂进出水中微塑料平均丰度分别为6.55Items/L和0.59Items/L,平均去除率为90.52%,通过厦门七座城市污水处理厂日排入厦门湾

关键词： 牺牲品  

摘要： 每年大约有800万吨的塑料被扔进海里,如此发展到2050年,海洋中的塑料加起来将比海里的鱼还要重。海洋中的生物成为了这些"塑料杀手"的牺牲品,进而通过食物链影响人类,使其"自食其果"。2018年初,一条消息吸引了全球的目光:91岁的英国女王正式向塑料宣战,宣布全面禁止在皇室领地上使用塑料瓶及塑料吸管。同时,白金汉宫公布了一份全新的垃圾处理计划,争取在2042年消除一切可以避免的塑料垃圾。促使女王下定决心的,主要是BBC在2017年拍摄

关键词： 江苏近海   微塑料   污染特征   源解析   源排放  

摘要： 微塑料（Microplastics）作为一种新型污染物,广泛分布在海洋环境中,被称为海洋中的“PM2.5”。由于其较小的尺寸（<5mm）,容易被海洋生物所摄食,并通过食物链传递对生物体产生一定的物理和毒性危害,最终对整个生物系统产生潜在的生态风险。目前海洋微塑料污染引起了国内外学者以及公众的高度关注。对微塑料进行源解析并估算其排放通量是微塑料管控的基础和关键环节。由于环境中微塑料的复杂性,目前并未建立微塑料源解析体系,多是在实地调研的基础上对特定研究区域的微塑料进行定性化的源解析。此外,目前微塑料源排放方面的研究多针对于大块塑料垃圾,而针对海洋中另一重要的种类一初级源微塑料的排放及入海通量方面的研究相对较少,且并未得到广泛的关注。建立微塑料源解析体系并对近海环境中微塑料进行源解析,估算微塑料的排放量及入海通量,可为微塑料的“源-汇”研究提供一定的思路与参考,最终为微塑料管控提供一定的理论指导。有研究报道我国是向海洋排放塑料垃圾最多的国家之一。我国的江苏沿海地区是主要江河的入海口,且沿岸人口密集,又有许多新兴的临海工业区,可能会带来一定的微塑料污染。目前江苏近海环境的微塑料污染仍缺乏“源-汇”的系统性研究。基于以上研究背景,本研究以江苏近海海域以及典型人工构筑物海区为研究区,重点关注其表层水体及沉积物中的微塑料污染特征,并系统分析影响其空间分布的主要因素。另外,本研究在前人研究的基础上建立相对较为全面的微塑料源解析体系,并应用在江苏近海区域,定量化该区域的微塑料来源组成,并针对主要种类提供一定的政策建议。最后针对该区域主要的微塑料类型-初级源微塑料绘制了空间精细化的排放清单,并估算其入海通量。在此基础上与江苏近海环境中的微塑料种类组成进行对比,最终提出了微塑料精准防控的政策建议。研究的主要结论如下:（1）江苏近海海域的水体和沉积物中的微塑料分布均呈现东西向近岸高、远岸低,南北向长江口北支区域较高的分布趋势。微塑料在江苏近海水体和沉积物中普遍存在。表层水体中微塑料（d<5mm）的丰度为0.0998±0.0720个/m3。沉积物中的微塑料丰度为0.1858±0.0927个/g（干重）。从可比的微塑料丰度来看,江苏近海的微塑料的污染处于中等偏低水平。该区域的表层水体和沉积物中微塑料的分布均呈现东西向近岸高（水体:0.1441±0.0864个/m3、沉积物:0.2208±0.1020 个/g）、远岸低（水体:0.0691±0.0417 个/m3、沉积物:0.1557±0.0711个/g）,南北向长江口北支海区较高（水体:0.1431±0.0707个/m3、沉积物:0.2740±0.1240个/g）的分布趋势。近岸与远岸的微塑料丰度之间具有显著性差异,但南北向仅长江口北支区域和辐射沙脊群区域沉积物中的微塑料丰度之间具有显著性差异（非参数Kruskal-WallisH检验,P=0.034<0.05）。陆源输入和水动力条件是影响研究区微塑料分布格局的主要因素。该区域沉积物中微塑料丰度与粒度之间并无相关关系。研究区水体和沉积物中的微塑料占比最多的形状均为纤维状,分别为71.61%和39.21%,占比最多的成份分别为PE（33.99%）和PES（40.65%）,南北不同区域之间的各种微塑料特征都具有明显的差异。（2）人类活动影响下的水动力效应是影响江苏典型人工构筑物区域（如东风电场区域）微塑料的空间分布与迁移的主要因素。通过对江苏典型人工构筑物区域—如东风电场区域中微塑料的污染状况的研究发现,该区域表层水体中微塑料丰度为0.330±0.278个/m3,沉积物中丰度为2.697±1.284个/g（干重）。在江苏近海处于较高的污染水平。从全球尺度来看,污染水平中等偏上。风电场内微塑料丰度（水体:0.208±0.052个/m3、沉积物:2.361±0.951个/g）均低于风电场外区域（水体:0.708±0.381个/m3、沉积物:3.707±2.058个/g）,且风电场建立越早其微塑料丰度越低。该区域布设站点区域内微塑料的来源较为均一,人类活动影响下的水动力效应是影响该区域微塑料分布的主要因素。风电场的存在会增加落潮阶段的底部切应力,使底床更多的泥沙被起动和输送,而微塑料与沉积物中细颗粒物质的尺寸与密度类似,也亦被起动和输运,导致风电场区域内的微塑料丰度相对较低。该区域沉积物中微塑料丰度和沉积物平均粒径之间负相关关系（R=0.622*,N=12,P<0.05）也证实了水动力或沉积环境对微塑料分布与迁移产生的影响。（3）文章在建立了初步源解析体系的基础上,对江苏近海中的微塑料进行了定量源解析,表层水体和沉积物中占比最多的微塑料来源分别为“hardFragdeco”和“Fib_thin”类。本章在前人文献综述的基础上建立了指示特定源的微塑料分类体系,用于微