关键词： 微塑料污染物   土壤动物   生态毒性效应   繁殖行为   肠道微生物  

摘要： 微塑料(Microplastics，MPs)是一种新兴污染物，并且已被证实在环境中无处不在。微塑料对水生生物的生态毒性已经被广泛研究，然而很少有研究关注土壤动物。本研究选择不同粒径聚苯乙烯(0.04μm和4.5μm)和聚乙烯(＜500μm)塑料微球为研究对象，以跳虫Folsomia candida为实验动物，研究了跳虫对微塑料的摄入以及排泄情况，微塑料对跳虫回避、繁殖行为和肠道微生物的影响以及微塑料复合污染对跳虫繁殖行为的影响，系统地揭示了微塑料对跳虫的生态毒性效应，这对土壤中微塑料的生态风险评估具有重要意义。主要研究内容及成果包括:　　(1)跳虫能够摄入0.04μm和4.5μm的聚苯乙烯微塑料，主要分布在肠道中。粒径较小的微塑料在跳虫肠道内停留时间更长。环境浓度下4μm聚苯乙烯微塑料不会使跳虫产生回避行为，但能够显著抑制跳虫的繁殖率，当土壤中微塑料浓度达到0.005％时，其繁殖率即明显降低;浓度为1％时跳虫繁殖率下降58％，无明显的剂量-效应关系。基于繁殖的半数效应浓度(Half-maximal effective concentration,EC50)值为0.23％。　　(2)环境浓度的聚乙烯微塑料对跳虫的回避、繁殖行为有明显影响。跳虫对聚乙烯微塑料会产生显著的回避行为，且随着浓度升高，这种回避行为增强。28天的繁殖实验结果表明，随着聚乙烯微塑料浓度的上升跳虫的繁殖率呈现下降趋势。当微塑料浓度达到0.1％时，跳虫繁殖被明显抑制，在1％的最高微塑料浓度下，跳虫的繁殖率下降70.2％，基于繁殖的EC50值为0.29％。微塑料显著改变了跳虫肠道微生物群落，显著降低了跳虫肠道微生物的物种多样性。微塑料处理组中跳虫肠道内细菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)相对丰度显著降低，这可能是造成跳虫繁殖率降低的原因之一;而慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)、剑菌属(Ensifer)和寡氧单孢菌(Stenotrophomonas)相对丰度显著升高，这可能影响土壤中的养分循环和污染物转化。　　(3)微塑料复合污染对跳虫的繁殖毒性要显著低于单一微塑料污染的毒性。金霉素在土壤中浓度达到50mg/kg时会显著抑制跳虫的繁殖，基于繁殖的EC50值为177.7mg/kg。环境浓度下金霉素对跳虫的繁殖影响可能有限。当微塑料与有机污染物金霉素、BDE47和五氯酚复合污染土壤后，跳虫繁殖的抑制率相对于单一微塑料污染要显著缓解。

关键词： 海洋微塑料   国际环境法   国际法规制   国际组织  

摘要： 海洋垃圾80%以上来自陆地,其中塑料垃圾占比高达80-95%。其中,微塑料问题已经成为与气候问题一样严重的国际环境问题,不仅严重威胁海洋生态安全、食品安全,而且对人类健康也造成负面影响。人们对此缺乏认识,因此迫切需要提高对其重视程度和对其进行规制。通过分析已有国际公约,从中可以找到涉及对该问题的规制,但其规制范围和效果较差。因此将视角转向正在发展的国际规制,这些规制相比之下对海洋微塑料问题更加有效,但也面临一些不足。同时,作为国际环境问题,海洋微塑料问题的规制需要国际社会一同行动。最终想通过探讨建立起一个针对海洋微塑料问题的逐步发展的完整的国际法规制体系。

关键词： 微塑料   小水体   蝌蚪   青鳉鱼   毒性效应  

摘要： 微塑料这一新型污染物因在全球范围内广泛分布,已受到人们极大的关注。随着塑料年产量的不断增加,塑料垃圾总量随之攀升。大塑料破碎降解成微塑料后在陆地环境中积聚,特别是在人为影响较大的区域。当前微塑料污染主要集中在对海洋生态系统的研究,尽管已有大量研究指出其来源主要是陆源塑料垃圾的输入,但是目前对这方面的认识仍然比较缺乏。陆源微塑料经雨水径流、大气沉降等途径进入到湖泊、河流等淡水大水域中,同时也会进入到池塘、沟渠等小水体中。小水体是全球数量最多的淡水生态系统,具有高物种多样性和众多生态服务功能。因其体积小且呈斑块状,易受到污染物污染,而目前却并未见小水体微塑料污染的研究。因此,本论文结合室内外研究对小水体的环境介质和栖息生物进行了微塑料污染特征的调查,同时探究了微塑料在水生生物体内的动力学过程和毒性效应。首先,本研究选取了中国人口密集和人类活动频繁的长江三角洲城市群——上海和浙江的25个小水体进行微塑料分布特征的调查。结果表明,微塑料在小水体中普遍存在,不同位点的微塑料丰度存在差异性。表层水中微塑料的平均丰度为0.5-21.5个/L;主要形状是纤维,占比87.8%;且聚酯纤维(PES)含量最高,占78.5%。表层沉积物中微塑料的平均丰度为35.8-3185.3个/kg;纤维和碎片基本各占一半,占比分别是42.6%和55.4%;最多的聚合物类型则是聚丙烯(PP),其中纤维状PP占39.6%,碎片状PP占36.4%。<0.5 mm的微塑料在水体和沉积物中均是最多的,分别占45.5%和69.9%,且随微塑料尺寸的增大,微塑料的丰度呈逐渐减少趋势。然后,以池塘这一在各景观普遍存在的小水体为例,进一步详细探究了雨水径流对小水体微塑料污染的影响。选取美国达勒姆地区3个自然形成和3个人工设计的暴雨残留池进行了区域性和季节性的微塑料调查。结果表明,高密度区的人工设计的暴雨残留池的表层水中的微塑料平均丰度为1.7±1.2个/L,表层沉积物中的微塑料平均丰度为274.8±193.5个/kg,显著高于人口稀疏的绿色区域暴雨残留池的表层水(0.8±1.0个/L)和表层沉积物(97.5±85.1个/kg)中的微塑料平均丰度(p<0.01)。不同采样季节对比发现,高密度区暴雨残留池中的微塑料丰度随降雨量增多而增加,尤其是沉积物中微塑料显著增加,而绿色区域的暴雨残留池中的微塑料丰度与降雨量无关。对比人工设计的暴雨残留池出入口的微塑料污染发现,沉积物中无差别,但入口表层水中的微塑料丰度高于出口处,猜想微塑料可能随水流分散在整个池塘中或者由出口流出。暴雨残留池中的微塑料尺寸主要集中在<0.5 mm,表层水中以纤维居多,沉积物中微塑料碎片稍多,聚合物类型主要是PP。对比中美小水体中的微塑料污染发现,我国小水体中的微塑料丰度远高于美国暴雨池,一方面可能由于我国上海和浙江的人口密度大、塑料垃圾产量大造成的,另一方面可能是暴雨池中的微塑料随水流从出口流出的原因。微塑料在小水体中的普遍存在和持久性令人担忧,因为它们可能会被小水体中的栖息生物摄食,从而对生物的健康构成潜在的威胁。为了了解小水体中栖息生物体内的微塑料污染特征,我们同时采集了上海和浙江小水体中的4种蝌蚪和食蚊鱼进行了研究。结果表明,在蝌蚪体内微塑料普遍存在,泽陆蛙(Rana limnochari)、中华蟾蜍指名亚种(Bufo gargarizans)、饰纹姬蛙(Microhyla ornata)和黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)蝌蚪体内的微塑料丰度分别为0-2.7±0.8个/只(按重量计:0-168.5±52.0个/g),0.2-1.9个/只(2.4-56.9个/g),0.5-2.6个/只(35.2-157.9个/g)和1.3-1.8个/只(3.0-4.5个/g)。在同一位点采集的不同种蝌蚪体内微塑料丰度均有显著差异,并且发现泽陆蛙蝌蚪体长和蝌蚪体内微塑料丰度(以个体计算)存在正相关性(pc=0.589,p<0.001)。通过分析环境介质和蝌蚪体内的微塑料特征,同时结合蝌蚪的生活习性,我们认为蝌蚪体内的微塑料主要来自于水体。食蚊鱼体内微塑料平均丰度为0-0.2个/条(0-1.9个/g),显著低于蝌蚪体内的微塑料丰度,这可能与生物的摄食方式及微塑料在生物体内的残留时间有关。前面已经证实微塑料在小水体的栖息生物体内普遍存在,为了探究生物如何摄入微塑料,是否能够排除微塑料以及微塑料对生物的毒性如何,接下来我们在室内进行模拟暴露实验对这些问题进行了研究。首先我们利用室内经典的两栖类模式生物——热带爪蟾的蝌蚪以及荧光示踪粒子——聚苯乙烯微球探究了微塑料在水生生物体内的毒动力学过程。结果表明,聚苯乙烯微球(1和10μm)可以通过口和鳃进入蝌蚪体内。在暴露1 h后即可进入蝌蚪体内,但6 h后便以粪

关键词： Political Science   Environmental science   Plastics  

摘要： The full environmental impacts of microplastic pollution in aquatic environments remain uncertain, but several detrimental effects have been documented, including adverse health effects in multiple species and the susceptibility of microplastics to adsorb toxins and leach plastic additives. Plastic microbeads from rinse-off personal care products are a source of microplastic pollution that is introduced directly into the environment through runoff, including wastewater treatment plant effluent. In December 2015, the federal Microbead-free Waters Act of 2015 banned the manufacture and sale of all rinse-off personal care products containing plastic microbeads in the United States. This paper applies John W. Kingdon's framework for governmental agenda-setting to understand the factors that led to the successful passage of the Microbead-free Waters Act of 2015. Kingdon's framework follows three "streams" of the governmental agenda-setting process: 1. problem recognition; 2. the policy stream of proposals; and 3. the political stream. "Joining the streams" describes a window of opportunity for change, for example, through the passage of legislation. Problem Recognition: To understand how environmental stakeholders, industry stakeholders, and policymakers came to define plastic microbead pollution in U.S. waterways as a problem to be solved by federal legislation, an analysis was conducted of media reports, state legislation, academic studies, and public statements by the sponsors and lead co-sponsors of the Microbead-free Waters Act of 2015 as well as interviews with environmental stakeholders, industry stakeholders, and congressional staff who worked on the bill. This analysis identified consensus among environmental, industry, and policy stakeholders that plastic microbead pollution was a problem. For environmental stakeholders, the problem was the impact of plastic microbead pollution on the environment. For industry stakeholders, the problem was that plastic microbea

关键词： 环境污染物   微塑料   海洋硅藻   毒性效应   铜离子   叶绿素荧光特性   生长发育   形态特征  

摘要： 继海洋酸化、全球变暖和臭氧层空洞之后，微塑料污染已成为一个新的全球性环境问题，对海洋环境的健康造成了潜在危害。微藻作为海洋中的初级生产者，对维持海洋生态系统的稳定和平衡具有重要作用，且微藻个体小，容易与海洋中的微塑料相互作用。为了消除微塑料对海洋环境的威胁和环境风险，急需探明微塑料对海洋微藻的毒性效应。本实验以三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum MACC/B255）、中肋骨条藻（Skeletonema costatum MACC/B129）、纤细角毛藻（Chaetoceros gracilis MACC/B13）和海链藻（Thalassiosira ***/B280）4种海洋硅藻为研究对象，探讨不同粒径微米级聚氯乙烯（Micron polyvinyl chloride，mPVC）、不同浓度PVC浸出液以及Cu2+与mPVC协同作用对其叶绿素荧光特性、生长及形态结构的影响，以期为探讨微塑料对微藻和海洋生态系统的影响提供参考依据。主要研究结果如下：　　1、不同粒径mPVC对4种海洋硅藻叶绿素荧光特性、生长及形态结构的影响　　为揭示微塑料粒径大小对海洋微藻的毒性作用，选用两种不同粒径的mPVC（1μm和1mm）对三角褐指藻B255、中肋骨条藻B129、纤细角毛藻B13和海链藻B280进行为期96h的胁迫实验，测定其叶绿素荧光参数Fv/Fm和细胞密度。利用扫描电镜（Scanning electron microscope，SEM）技术观察了微塑料颗粒与微藻的相互作用关系。实验结果表明，三角褐指藻B255、中肋骨条藻B129、纤细角毛藻B13和海链藻B280对2种粒径mPVC的敏感性顺序均为1μmgt;1mm，微塑料的粒径大小能够影响微塑料对微藻Fv/Fm和生长的毒性效应;4种海洋硅藻对粒径为1μm mPVC的敏感性顺序为纤细角毛藻B13gt;海链藻B280gt;三角褐指藻B255gt;中肋骨条藻B129，不同微藻种类受小粒径微塑料的毒性效应也有所差异，且硅质细胞壁在保护细胞不受mPVC物理侵害上作用甚小，基本与普通细胞壁无明显区别。高浓度（200mg/L）的mPVC（1μm）会降低海洋硅藻的叶绿素含量，影响最大光能转化效率，从而影响硅藻的光合作用;mPVC（1μm）能吸附在微藻细胞上并对其造成物理损伤，mPVC与微藻细胞之间的相互作用可能是微藻受到mPVC毒害作用的主要原因。　　2、不同浓度PVC浸出液对4种海洋硅藻叶绿素荧光特性和生长的影响　　为探明不同类型PVC浸出液对海洋微藻的毒性效应，选用三种不同类型的PVC浸出液（软PVC、硬PVC和mPVC）对上述4种海洋硅藻进行为期96h的胁迫实验，并测定其叶绿素荧光参数和细胞密度。利用气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）技术检测了PVC浸出液的常见增塑剂种类和含量。实验结果表明，软PVC浸出液中含有邻苯二甲酸二正辛酯（Dinoctyl phthalate，DNOP）和邻苯二甲酸二壬酯（Dinonyl phthalate，DNP）两种增塑剂，硬PVC浸出液中含有DNOP和邻苯二甲酸二丁酯（Dinbutyl phthalate，DBP）两种增塑剂，mPVC中不含有被检测的16种增塑剂成分。软PVC浸出液对4种海洋硅藻存在毒性积累作用，能显著抑制其叶绿素荧光特性和生长，且随软PVC浸出液浓度升高抑制作用增强，4种海洋硅藻对软PVC浸出液的敏感性顺序为纤细角毛藻B13gt;中肋骨条藻B129gt;海链藻B280gt;三角褐指藻B255;4种海洋硅藻对硬PVC浸出液和mPVC浸出液的敏感性不强，说明硬PVC浸出液和mPVC浸出液对4种海洋硅藻的毒性效应相对较低。　　3、不同浓度Cu2+胁迫以及Cu2+与mPVC协同作用对4种海洋硅藻叶绿素荧光特性和生长的影响　　为研究微塑料与环境中存在的重金属相互作用的关系，以Cu2+对海洋硅藻的胁迫实验作为对照，选用粒径为1μm的mPVC与Cu2+协同作用对上述4种硅藻进行为期96h的胁迫实验，测定其叶绿素荧光参数和细胞密度。实验结果表明，1μm的mPVC存在下，随着Cu2+浓度上升，4种海洋硅藻的叶绿素荧光参数均逐渐降低，三角褐指藻B255、中肋骨条藻B129以及纤细角毛藻B13的细胞密度下降。与Cu2+胁迫相比，Cu2+与mPVC协同作用在很大程度上缓解了Cu2+对4种海洋硅藻叶绿素荧光参数和细胞密度的胁迫作用。

关键词： 微塑料   海洋经济生物   贝类   微塑料鉴定技术   表面形貌   差异性  

摘要： 微塑料(Microplastics)通常是指粒径小于5 mm的塑料微粒,作为一种海洋环境中不断增加的新兴污染物而备受关注。微塑料的粒径较小,易被海洋生物误食,沿着食物链的传递效应不断累积,最终可能危害人类健康。本研究建立了海洋经济生物体中微塑料分离提取的前处理方法,运用体视显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外显微成像光谱仪(ATR-μ-FT-IR)和扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)多种显微技术和微分析方法,优化了微塑料检测体系,并应用到海洋经济生物体的微塑料检测中;初步探讨了微塑料在典型海洋经济贝类中的综合特征与区域、物种及季节变化的关系。主要研究结果如下:1)海洋生物中微塑料的分离鉴定技术本研究通过10%KOH消解和热过滤相结合,建立了海洋经济生物体中微塑料分离提取的前处理方法,并应用于分离海洋经济生物中的微塑料。结果表明,10%KOH消解体系的消解效率较高,聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)加标回收率为96.7%–98.6%,方法精密度较好,相对标准偏差(RSD,n=3)≤3.2%,能够满足海洋经济生物体中微塑料检测分析的要求。该前处理方法具有简单、高效、对样品中微塑料损害低等优点。本研究以体视显微镜和ATR-μ-FT-IR为主,并结合SEM-EDS完善了微塑料鉴定的多元分析技术,不同检测方法之间的互补为微塑料鉴定结果的准确性提供了保障。运用该分离鉴定技术,检测了山东省青岛市和东营市海洋经济贝类软组织和鱼类消化道中的微塑料,分析了微塑料在海洋经济生物体中的分布特征,并表征了生物摄入微塑料的表面形貌,成功运用SEM-EDS排除了生物体中摄入的非微塑料颗粒,进一步验证了该分离鉴定技术的适用性。2)典型海洋经济贝类中微塑料的分布特征为了考察微塑料在海洋经济贝类中的富积情况,调查分析了青岛市5个水产品批发市场市售的栉孔扇贝(Chlamys farreri)、紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)、长牡蛎(Crassostrea gigas)和菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)中的微塑料,发现62.5%以上的双壳贝类中检出微塑料的存在。不同市区不同双壳贝类中检出微塑料的平均丰度变化范围为0.9–19.4 items/individual和1.3–21.1 items/g(消化系统组织湿重)。菲律宾蛤仔摄入的微塑料以白色颗粒为主,其余三种双壳贝类多为黑色纤维;检出微塑料的粒径大多小于500μm,随着微塑料粒径的增大,数量呈递减的总体趋势;丰度最高的微塑料聚合物类型是人造丝(Rayon);双壳贝类摄入的纤维状微塑料呈现表面凹凸不平、出现裂痕等不均质现象,且部分微塑料表面出现了含氧官能团。通过检测山东省青岛市和福建省厦门市常见的7种海洋经济贝类消化系统中微塑料的富集情况,发现70%以上的贝类中存在微塑料污染。青岛市不同贝类消化系统中微塑料平均丰度变化范围为1.2–4.1 items/individual和0.8–4.4items/g(消化系统组织湿重);厦门市不同贝类消化系统中微塑料平均丰度变化范围为1.3–6.0 items/individual和2.1–4.0 items/g。大多贝类摄入的微塑料形状以纤维为主;摄入微塑料的颜色以黑色、白色和透明色为主;随着微塑料粒径的增大,数量呈递减的总体趋势,粒径小于500μm占微塑料总量的22.7%–66.7%。青岛市海洋经济贝类摄入微塑料的主要聚合物类型是Rayon和聚对苯二甲酸乙二酯(PET),而厦门市海洋经济贝类摄入微塑料的主要聚合物类型是Rayon和聚偏氟乙烯(PVDF)。聚酯纤维和人造丝纤维的表面形貌特征不同。3)基于贝类摄入微塑料综合特征的统计分析1)长牡蛎与栉孔扇贝、菲律宾蛤仔和紫贻贝中的微塑料综合特征的相关性均较高,在两两比较中,分别有100%、92%和84%的相关性≥0.5;菲律宾蛤仔与紫贻贝和栉孔扇贝中微塑料综合特征的相关性均较低,在两两比较中,分别仅有32%和48%的相关性≥0.5;2)菲律宾蛤仔、文蛤、毛蚶、贻贝和海螺中微塑料综合特征的区域性差异较为明显;3)紫贻贝和长牡蛎中微塑料综合特征的季节差异性较为明显。贻贝显示出明显的区域和季节变化特征,因此,贻贝可作为一种比较良好的海洋微塑料生物监测物种。总体上,本研究揭示了研究区域内的海洋经济生物体内的微塑料污染特征,并且从微塑料的形状、颜色、粒径和聚合物类型方面初探了海洋经济贝类摄入微塑料的特征与区域、物种和季节的关系。该研究可为海洋微塑料生态风险评估提供技术支持,并为海洋生物中微塑料污染状况评估和海产品健康安全评价提供基础数

关键词： Zoology   Environmental studies   Plastics  

摘要： A growing number of studies report exposure of diverse biota to microplastics (< 5 mm, MP), however research on MP ingestion at higher trophic levels is limited and presents some unique challenges. The bottlenose dolphin (Tursiops truncatus) is a long-lived apex predator and can be a sensitive gauge for environmental quality within its range. MP ingestion was measured in T. truncatus by analyzing the gut contents of stranded dolphins recovered in South Carolina, USA. A method was developed with features that harmonize with recently published protocols for monitoring MP in cetaceans. The gastrointestinal tract of stranded dolphins was removed, sectioned (forestomach, fundic+pyloric chambers, intestine) and the contents sieved. Potassium hydroxide (1M) was added to samples to eliminate organic material and a density separation using calcium chloride (1.4 g/mL) was applied as needed to samples containing sediment and recalcitrant organic matter. Samples were then filtered, dried, and MP were visually detected under a stereomicroscope with the aid of a hot needle test. MP were found in all animals (N = 7). Total MP load ranged between 123–422 pieces in individuals. Fibers were observed in the highest abundance, and white/clear, black/grey, and blue were the most common color categories observed. No correlation was found between the MP load and total length or stomach contents, however a correlation was found between MP load and intestine contents. MP research in cetaceans is challenging due to their large size, heterogeneous gut contents, and difficulty of acquiring quality samples. Findings from this investigation will aid future studies examining MP in marine apex predators like T. truncatus.

关键词： 微塑料颗粒   复合污染物   斑马鱼   体内分布   毒性效应  

摘要： 微塑料污染已成为一种新型环境污染物，尤其在水环境中，微塑料污染已经无处不在。然而，目前关于微塑料污染的生态效应研究还十分有限，主要是因为涉及到的生物体类型较多，包括鱼类、桡足类、浮游动物、浮游植物、海鸟、陆生生物如蚯蚓等，都在体内发现微塑料的存在。人们对其危害作用还不十分清楚，目前已知的毒害效应包括致死效应、行为效应、生长发育和遗传效应、免疫效应等等。本论文利用斑马鱼研究微塑料对生物体的部分毒性效应。斑马鱼作为一种模式生物，与人类基因相似度达到87%，这代表着，其实验结果对人体有着较大的参考价值。易饲养、传代快、胚体透明等许多优点使得斑马鱼在生命科学研究领域有着极其广泛的用途，包括遗传发育分子机理、疾病模型、药物筛选、毒理学作用等等。　　本论文初步探究了微塑料性质，明确了微塑料颗粒满足用于实验的要求。通过荧光示踪法，将荧光微塑料颗粒暴露于斑马鱼，解剖后结果显示微塑料能富集于斑马鱼鳃、肠组织上。以鳃、肠组织为研究对象，将斑马鱼暴露于微塑料条件下，通过组织石蜡切片、HE染色后观察其病理性改变，发现鳃组织细胞的变化主要是部分细胞肿大，互相挤压，细胞核偏离中心位置;肠组织细胞的变化是结构的破坏及部分细胞的坏死。将微塑料及其复合污染物菲(Phenanthrene)暴露于斑马鱼后，检测其超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化，发现微塑料及其复合污染物能抑制SOD活性，利用单细胞凝胶电泳技术揭示了肠组织和鳃组织的DNA存在一定程度的损伤，同时也表明SOD活性高低与DNA损伤情况具有一定相关性。将染毒的斑马鱼进行清水实验处理，发现SOD活性能在一定范围内恢复，而DNA损伤则在短期内未见好转。这说明，微塑料及其复合污染物对斑马鱼有着长期毒性影响。　　目前，微塑料污染范围越来越广。综上所述，本研究将为揭示微塑料及其复合污染物对生物体的毒性效应规律提供新的数据支持，更多毒性影响值得进一步深入研究。

关键词： 大塑料   微塑料   源清单   源识别   桑沟湾  

摘要： 海岸带作为海陆交汇的区域,同时受到人为活动以及潮汐、海流等自然因素的影响,容易聚集大量的塑料垃圾。长时间聚集在潮滩上的大块塑料垃圾,经过光照、风浪等环境作用,易破碎形成小塑料或者微塑料。破碎后形成的微塑料尺寸较小,表面特征不完整,其来源较难识别。目前,微塑料的研究多集中于类型、丰度、分布和生态风险方面,对于微塑料来源的追溯主要通过形貌和成分来判断,缺乏直接或间接的证据。因此,本研究以我国山东省荣成市黄海桑沟湾潮滩及东楮岛为研究区,通过查阅文献及野外调查,总结了能够识别大塑料和微塑料来源的方法,建立了大塑料和微塑料来源识别的技术方法体系;通过调查不同来源的大塑料及微塑料的颜色、类型、形貌、成分等特征,建立起可查询的大塑料与微塑料来源清单;并以此为基础,识别了桑沟湾潮滩大塑料及微塑料来源;最后通过室内模拟大塑料在潮滩环境中的破碎过程,探讨不同种类微塑料形成过程中的变化特征及影响因素,模拟检验了海岸环境中次生微塑料的形成过程。本研究主要结果如下:(1)通过文献收集和野外调查,总结了能够识别大塑料和微塑料特征的系列方法,包括目视法、显微镜法、形貌法、成分法、官能团法和粒径法等。目视法和显微镜法主要识别大塑料和微塑料的颜色、尺寸和类型;形貌法识别微塑料表面的微观形貌,如裂缝、凸起等;成分法识别大塑料和微塑料的聚合物成分;官能团法与成分法相结合,识别聚合物表面的官能团变化;粒径法则是通过对比不同尺寸大塑料及微塑料的形态和成分特征,识别微塑料来源。(2)经过对桑沟湾东楮岛大塑料及微塑料调查,收集了来源于养殖、生活、休闲娱乐以及农业种植过程产生的大塑料,将这些大塑料按照来源、用途、形状、颜色、聚合物成分以及可能破碎形成的微塑料类型等特征,进行等级分类,列表整理出可供查询的大塑料与微塑料源清单,并附上每一类大塑料照片,以便于进行直观比较;利用相机取证了多种不同类型的大塑料破碎成微塑料的照片,证明了环境中大塑料可破碎而形成微塑料。(3)通过桑沟湾潮滩大塑料和微塑料的调查,以已建立的大塑料及微塑料源清单为基础,再运用微塑料来源识别技术方法体系,认为桑沟湾潮滩微塑料部分来源于养殖活动过程使用的聚乙烯浮子、聚苯乙烯泡沫浮筒、聚氨酯海绵、聚乙烯纤维渔绳以及聚丙烯薄膜绳。(4)在大塑料破碎成微塑料的过程中,紫外线照射可导致微塑料表面变色、变形、变薄、变脆等,聚合物表面出现-OH,C=O,C-O等含氧官能团,表明微塑料聚合物内部发生了氧化反应;随着风化时间的增长,聚合物表面粗糙度增加,呈现凹凸不平的状态,逐渐出现褶皱和裂纹;经过沙砾物理性磨损,变薄变脆的大塑料破碎形成次生微塑料;通过收集观测聚丙烯编织袋和聚丙烯薄膜破碎形成的次生微塑料,发现微塑料丰度随着风化时间的延长而增加,而尺寸逐渐变小。本研究将大塑料与微塑料来源鉴别技术方法体系和来源清单相结合,有效识别了桑沟湾潮滩大塑料及微塑料的来源,为海岸带环境中微塑料来源鉴别提供了新思路和新方法,为实现微塑料的源头管控提供了科学方法和依据。

关键词： Toxicology   Environmental studies   Environmental science  

摘要： Microplastics are plastics smaller than 5 mm. Their presence in natural environments is a topic of growing concern worldwide. This project focused on the investigation of the presence of Microplastics in beach sediments on the shores of Galveston Island and its surrounding areas during February of 2019. Using sieving techniques and Wet Peroxide Oxidation for further cleaning, samples were visually analyzed using digital microscope and separated by size range. Particle concentration between the sites ranged from 5 to 120 particles for the least affected site, and 46 to 402 particles for the site with the highest concentration. The most significant amounts of microplastic contamination are present in Site 4, an isolated beach area near Surfside Beach. The primary sources for the concentration of plastic particles at the sampled sites are most likely a combination of anthropogenic activities, and particles carried by ocean currents.