关键词： 三峡库区   微塑料   重金属   化学形态   DOM  

摘要： 近年来,随着长江流域经济的快速发展,流域内微塑料与重金属污染问题不断突出,二者的复合污染将会对沉积物的生态安全造成进一步的威胁。因此本研究通过野外实验对三峡库区（万州段）沉积物中的微塑料和重金属分布特征进行调查,观测二者的污染情况,另外设置了室内模拟培育实验,通过在沉积物中投加不同种类（PE和PBAT微塑料）、浓度（0.5%、1%和2%）的微塑料,观察在不同培育时间下（30、60和90天）,微塑料对沉积物中重金属（Cu、Zn、Cr、Ni和Pb）赋存形态变化的影响,后期通过对沉积物理化指标以及DOM的组成和结构的变化与重金属的形态变化之间的相关性分析,以揭示微塑料影响沉积物中重金属形态变化的机制。本研究结果表明: （1）三峡库区（万州段）沉积物中的微塑料平均丰度达到了2.6×10～3n·kg-1,相比于国内外淡水系统沉积物中的微塑料污染属于较高水平。研究区域内的微塑料形状主要为纤维、线、颗粒、片和薄膜,其中薄膜占比最大。微塑料颜色一共检测到8种,三个研究区域的微塑料颜色均以透明为主。微塑料的尺寸范围主要集中在0.1-0.2mm和0.2-0.5mm其中0.1-0.2mm尺寸的微塑料丰度要略高于0.2-0.5mm尺寸的微塑料。检测到的微塑料类型主要有7种,分别为聚乙烯（Polyethylene,PE）、聚丙烯（Polypropylene,PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate,PET）、涤纶（Polyester,PES）、聚酰胺（Polyamide,PA）、聚氨酯（Polyether urethane,PU）以及PE和PP混合聚合物,其中PE微塑料占主导。沉积物中重金属Cu、Zn、Cr、Ni和Pb五种元素中,除了Cr元素外,其余四种元素的总量均超出了区域背景值,其中重金属Zn最为明显。风险评价法计算结果显示,研究区域沉积物中微塑料已经达到了重度污染水平。重金属Zn和Pb均达到了轻度污染水平,其中Zn的污染水平接近中度污染,重金属Cu、Cr和Ni均处于清洁水平。 （2）室内模拟培育实验结果表明,五种重金属的化学形态对微塑料添加后的响应均有所不同。微塑料对重金属Cu、Zn、Pb和Ni的影响是促进其从难迁移态向易迁移态的转变,而微塑料对Cr的影响则相反。PBAT微塑料在短期内对重金属形态变化的影响比PE微塑料更显著,这可能与PBAT微塑料的生物降解性有关。通过对沉积物理化指标及DOM的组成和结构变化分析发现,微塑料的添加显著改变了沉积物p H、EC、DOM、CEC和OM的值,其中p H的值随着培养时间的增加而升高,EC和CEC的值却相反。微塑料处理组中DOM的含量在短期内要低于CK对照组,但长期来看,处于上升趋势,且高于CK对照组。而沉积物OM的值在短期内呈缓慢上升的趋势,长期则是下降趋势。通过对沉积物DOM紫外光谱变化特征分析发现,PE和PBAT微塑料的添加均降低了SUVA254、SUVA260、E2/E3和E2/E4的值,且PBAT微塑料处理组的影响要大于PE处理组。另外微塑料的添加对DOM腐殖化指数（HIX）的影响不显著,但显著降低了DOM的荧光指数（FI）和自生源指数（BIX）。DOM的三维荧光变化显示,两种微塑料的添加均降低了IV区（与微生物代谢产物和微生物残体有关的峰）和V区（类胡敏酸物质产生的荧光峰）的峰强度,随着培养时间的延长,三维荧光的C1和C3组分相比CK对照组有所减少。 （3）皮尔逊相关性分析结果表明,培养结束后添加微塑料的实验组中沉积物理化指标与重金属形态变化具有显著性关系。沉积物p H值、OM和DOM是影响重金属化学形态的重要因素。DOM的组成与结构的改变则可能会引起p H和EC等理化指标的变化。微塑料的添加很大程度上是通过改变沉积物的理化指标从而间接影响重金属形态的改变,EC、SUVA254、SUVA260、E2/E3和E2/E4的值均与重金属的非稳定态有较好的显著负相关性,p H则与重金属的非稳定态有较好的显著正相关性。该研究的结果有助于了解沉积物中微塑料对重金属形态变化的驱动机制,为未来评估微塑料在淡水生态系统中的环境行为提供了基础。

关键词： 微塑料   污染特征   风化特征   溶解性有机物  

摘要： 塑料在自然环境（如阳光、风化、水解、机械磨损等）和生物因素的影响下，会逐渐破碎裂解为微塑料，甚至纳塑料。这些不同尺寸的塑料颗粒由于其持久性和扩散性，已广泛分布在各种环境中。微塑料在环境中风化后，其物理、化学性质会发生改变，并影响其与环境污染物之间的相互作用，这些微/纳塑料更容易被生态系统中的生物摄入体内并通过食物链传递，微/纳塑料最终可能进入人类的食物链，对人类健康产生潜在威胁。尽管现有的一些研究对微塑料的各种风化过程进行了研究，但不同材质、粒径、形状的微塑料的风化速率、机理及影响因素仍需更加深入的研究。因此，本文以可降解塑料和传统典型塑料为研究对象，系统性地研究了微塑料在实际环境和生物体内的赋存特征、迁移行为、风化微塑料的物理化学性质变化以及释放的溶解性有机物的特征分析。主要研究结论如下：　　1.长江中下游典型的人工淡水水产养殖基地微塑料污染特征研究　　以长江中下游典型的人工淡水养殖池塘为研究对象，研究了表层水、沉积物和水产品不同组织中微塑料污染特征，研究结果表明，微塑料广泛存在于养殖塘周边环境中，河流进水和出水的微塑料丰度为5.08-12.81items/L、6.65-11.35items/L，养殖塘表层水中微塑料丰度为2.9-50.13items/L，沉积物中微塑料丰度在4.55-39.48items/(30g dry weight)，螃蟹体内的微塑料丰度为16.71-19.32items/individua，且具有在生物体内进行累积存在着沿食物链迁移的潜在风险。除了肌肉以外，在所有研究的螃蟹组织中均检测到了微塑料，其中前肠中MP含量和鳃中MP含量呈极显著相关（P＜0.01），和后肠MP累积量呈显著相关（P＜0.05）。鳃中MP含量与肝胰腺中MP含量呈显著相关（P＜0.01），以不同性别比例养殖时，雄蟹体内微塑料累积较高，以不同品类饲料养殖时，螃蟹体内微塑料累积没有明显差别。养殖环境中的微塑料主要来源于人类生活生产活动，排入自然河流、沉淀在底泥中或富集在河蟹体内是此研究区域中微塑料的归宿。　　2.可生物降解塑料聚乳酸和传统塑料聚丙烯吸管在模拟自然环境中的风化特征研究　　采用紫外线和昼夜交替老化方法，模拟了7种环境条件加速风化可降解塑料聚乳酸（PLA）和传统塑料聚丙烯（PP）吸管，发现在干燥环境中的吸管比水环境中的吸管风化程度更高，当实验进行到150天时，PLA吸管通过ATR-FTIR技术已无法测定为PLA，而PP吸管的特征峰保持着相对稳定。随着风化程度的加深，表面出现凹陷孔洞裂痕，酯键断裂，释放大量溶解性有机物，吸管的破坏荷载减小，水接触角减小，吸管的亲水性增加。溶液中出现了溶解性微生物副产物类物质和简单芳香族蛋白质物质。研究表明在风化过程中，传统塑料PP的化学结构稳定性比PLA更强，但在物理性质上比可降解塑料更容易破碎，更容易扩散到更广泛的环境中，对环境造成长期且难以清除的污染。　　3.不同粒径可降解塑料聚乳酸风化释放微塑料及溶解性有机物研究　　对不同粒径的可生物降解塑料聚乳酸（PLA）粉末进行了风化加速模拟，研究了粒径和紫外线对于PLA风化和释放溶解性有机物的影响。研究发现，紫外光和粒径都是影响可降解塑料PLA风化速率的关键因素。紫外光促进了PLA聚合物碳链的断裂和小分子聚合物的生成，其中含氧官能团C-O-C、C=O和C-O是PLA首先发生反应的官能团，代表着PLA的酯基发生水解反应，生成小分子聚合物。在物理性质上PLA颗粒的表面变得粗糙，出现了较多的孔洞。释放的DOM溶液中出现了醛、酮羰基的吸收峰，且PLA粒径越小，所释放出的溶解有机物质的量越多，紫外光促进了溶解性有机物质的释放。初步推断其释放的溶解性有机物组分是酪氨酸类蛋白质、溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸。

关键词： 海洋微塑料污染   中韩共同治理   完善合作体制机制  

摘要： 海洋微塑料垃圾污染问题日益严重,对海洋生态环境、生物多样性、人体健康、沿海经济等造成危害。同时,海洋微塑料污染问题也与全球气候变化和海洋酸化等海洋危及问题并列为重大研究议题。面对愈加严重的海洋微塑料垃圾问题,各国开始着手研究并规制海洋微塑料垃圾,尽管各国行为起到一定积极作用,但并没有扭转海洋微塑料垃圾污染持续严重问题。黄海属于半闭海海域,受水深较浅,水流速度较缓等特点导致该海域微塑料垃圾问题更加严重,亟需讨论与解决。但由于中韩两国在海洋微塑料垃圾治理的合作项目较分散,且合作内容大多处于理论和研究层面,因此存在合作体制机制不完善以及缺乏具体实施的执行监督机构等问题。因此建立统一的合作体制机制,协调中韩两国治理海洋微塑料垃圾治理,加强中韩两国合作,以更高效率解决海洋微塑料垃圾问题,降低海洋微塑料垃圾造成的污染损害,应是完善中韩海洋微塑料垃圾问题的现实出路。除去引言与结论,全文分为四部分。 第一部分首先介绍海洋微塑料垃圾的危害、分类与来源以及污染现状;其次概述中韩治理海洋微塑料垃圾的治理基础,主要是对中韩间合作现状进行分析;最后分三个方面对中韩间合作治理海洋微塑料垃圾的必要性进行阐述。 第二部分研究内容主要梳理中韩合作治理海洋微塑料垃圾的立法现状以及可借鉴模式。中韩两国均在国内法方面对微塑料加以规制,并且积极加入旨在保护海洋环境的国际条约,积极推进国际项目上对海洋塑料与微塑料治理的专项进展。通过分析波罗的海、地中海等半闭海性质海域的区域海洋治理模式,提出中韩在治理海洋微塑料垃圾时可选择的模式并加以分析。 第三部分研究内容通过梳理中韩海洋微塑料垃圾治理各方面,进一步分析提出中韩海洋微塑料垃圾治理依旧存在各种问题。由于两国在双边与多边方面均有合作,在一定程度上无法形成统一的合作体制机制,对海洋微塑料垃圾污染无法形成系统治理与研究。中韩两国的合作内容中也缺乏相应的执行监督机构,在资金保障和激励机制方面乏力以及公众法律意识较为欠缺。 第四部分研究内容为提出完善中韩海洋微塑料垃圾治理的对策建议。根据上述对存有问题的详尽分析,要构建统一的合作体制机制提高中韩两国海洋微塑料垃圾研究上的合作水平;建立完善的合作执行监督机构保障中韩海洋微塑料垃圾治理方面的贯彻落实;加大资金投入和保障力度有助于深入中韩海洋微塑料垃圾治理方面的深入研究;提高公众法律意识可以拓展中韩海洋微塑料垃圾治理的落实主体以及深入海洋命运共同体意识。

关键词： 微塑料   热区河流   沉积物   方形环棱螺   新污染物监测  

摘要： 新污染物微塑料（Microplastics,MPs）已对全球水生生态系统的稳定性构成潜在的威胁,但海南岛主要河流中微塑料的污染情况仍不清晰。南渡江和万泉河都是海南岛的主要河流,流程长,流经区域复杂,长期面临着较大的微塑料污染的压力。因此,研究热区河流流域微塑料污染现状对解释微塑料的迁移和分布特征,评估该地区的环境健康风险具有重要意义。 本研究基于三个季节（平水期、丰水期、枯水期）南渡江流域25个点位以及万泉河流域22个点位分别采集了水体样品和沉积物样品,分析了两个流域不同环境介质中微塑料污染时空分布特征。同时还在平水期和枯水期南渡江流域部分样点采集到了生物样本方形环棱螺（Sinotaia quadrata）,将***体内微塑料特征与两种环境介质进行了相关性分析。结果如下: （1）在平水期,南渡江流域水体微塑料丰度范围是0.1-0.5个·L-1,沉积物中微塑料丰度为3.33-6.7个·kg-1,而万泉河流域水体微塑料丰度范围为0.1-0.6个·L-1,沉积物中为3.3-11.7个·kg-1;在丰水期,南渡江水体微塑料丰度范围是0.1-0.45个·L-1,沉积物中为3.3-11.7个·kg-1,而万泉河流域水体微塑料丰度范围是0.1-0.5个·L-1,沉积物中为3.3-6.7个·kg-1;在枯水期,南渡江流域水体微塑料丰度范围为0.1-1.1个·L-1,沉积物中为5.0-20.0个·kg-1,而万泉河流域水体微塑料丰度范围为0.1-1.3个·L-1,沉积物中为1.7-33.3个·kg-1。两条河流环境样本中均检测出不同类型的微塑料聚合物,其中赛璐玢（Cellophane）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）是最常见的微塑料类型。在粒径分布上,平水期和丰水期水体微塑料以小粒径（0.005-0.5 mm）为主,而枯水期则以大粒径（1.0-5.0 mm）为主。三个季节的沉积物微塑料均以大粒径为主。另外,三个季节的水体微塑料颜色主要是蓝色,而沉积物则以绿色为主。纤维状微塑料在水体中占比最高,而沉积物中以碎片状为主。总体来看,纤维状微塑料更容易悬浮于水体中,而碎片状微塑料更容易沉积于沉积物中,这说明微塑料的不同表征可能会对微塑料的空间分布特征产生影响。 （2）南渡江和万泉河流域环境介质中微塑料的季节分布结果显示,枯水期的南渡江河流微塑料丰度(水体平均丰度:0.6±0.2个·L-1;沉积物平均丰度:10.4±5.0个·kg-1)显著高于平水期(水体平均丰度:0.3±0.2个·L-1;沉积物平均丰度:4.4±2.9个·kg-1)和丰水期(水体平均丰度:0.23±0.1个·L-1;沉积物平均丰度7.9±4.7个·kg-1)。枯水期(水体平均丰度:0.4±0.2个·L-1;沉积物平均丰度:12.8±5.5个·kg-1)和平水期(水体平均丰度:0.3±0.2个·L-1;沉积物平均丰度:6.7±4.4个·kg-1)的万泉河河流微塑料丰度显著高于丰水期(水体平均丰度:0.3±0.1个·L-1;沉积物平均丰度:4.3±2.7个·kg-1)。平水期和丰水期两条河流水体中均以小粒径微塑料为主,而枯水期则以大粒径微塑料为主。丰水期水体和沉积物中均以纤维状微塑料为主,而枯水期两者均以碎片状微塑料居多。由此可见季节变化对两条河流微塑料分布也有显著影响。 （3）本研究***体内微塑料污染特征结果显示,平水期和枯水期南渡江***体内微塑料丰度在两个季节间并未表现出显著性差异。蓝色微塑料在***体内占比最高,这与同时期水体样品观察结果一致。此外,***体内微塑料含量与水体微塑料丰度呈负相关关系,通过主成分分析,***体内微塑料特征变量与水体微塑料更相似。以上结果表明热区流域***适合作为监测水体中微塑料污染的生物指示种。 综上,本研究对南渡江和万泉河流域微塑料污染特征进行了系统性调查分析,填补了该热区河流微塑料报道较少的空白。通过生物样本与环境样本间的相关性分析,我们能够全面地了解微塑料对生态系统的影响及其潜在风险,为深入理解微塑料污染的复杂性提供了新的视角,为未来类似研究提供了有益的借鉴。

摘要： 2004年，《科学》杂志上首次提出了“微塑料”的概念。区别于大众认知中的塑料瓶、袋等塑料制品，微塑料指的是直径小于5毫米的不溶性固体塑料碎片和颗粒，又被称为海洋中的“PM2.5”。按照来源，微塑料可以分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料指的是工业原料中的塑料微珠、树脂颗粒，以及日常护理用品（例如牙膏、洗面奶）中用于摩擦的微塑料等，一般随着河流或者污水处理进入水环境。次生微塑料则是指我们生活生产中的大型塑料垃圾，经过日晒和风吹雨打、破碎掩埋焚烧等各种物理、化学和生物作用裂解而形成的小的塑料。

摘要： 暑假时,我和妈妈一同前往美丽的海滨。海风轻拂,阳光灿烂,可是,一幕让人心疼的景象映入了我的眼帘:环卫工人正在清理沙滩上的塑料垃圾。他们背影弯曲,满头大汗,劳动的场景令人动容。妈妈对我说:“孩子,如果不把这些塑料垃圾清理干净,它们最终会对我们的健康造成极大的威胁。”

关键词： 微塑料   镉   土壤性质   微生物群落  

摘要： 微塑料作为比表面积大、难降解且易吸附的新型环境污染物广泛分布于土壤环境中,其与重金属共同存在于土壤中势必会给土壤-植物系统带来新的环境风险。目前对于农田土壤中低密度聚乙烯微塑料（Low density polyethylene,LDPE）与镉（cadmium,Cd）污染之间的相互作用对土壤性质和植物毒性的影响机制尚不明晰。针对上述情况,本研究以小油菜为供试植物,以LDPE和Cd为供试材料,微塑料和镉分别设置5个浓度梯度（0%、0.1%、1%、3%和5%,w/w）和3个浓度梯度(0、0.5和2.5 mg·kg),通过盆栽试验,探究不同浓度的微塑料与镉单一、复合污染对土壤性质、土壤微生物群落结构和小油菜（Brassica chinensis L.）生长的影响,得出以下结论: （1）单一LDPE处理对土壤p H无显著影响,复合处理均降低了土壤p H值,其中1%LDPE+0.5 mg·kgCd复合处理的土壤p H呈最小值,为7.24。5%LDPE、2.5 mg·kgCd单一处理均能使土壤电导率（EC）显著升高41.8%和78.0%。单一LDPE处理及与Cd复合处理均使土壤阳离子交换量（CEC）降低。与对照组相比,单一LDPE处理增加了土壤有机碳（SOC）含量,且5%LDPE能土壤有机碳含量显著增加了78.5%,LDPE与Cd复合处理能在一定程度上减弱单一Cd污染对土壤有机碳的不利影响。与对照组相比,3%LDPE能引起全氮（TN）和碱解氮含量显著增加17.5%和86.1%,而LDPE与0.5 mg·kgCd复合处理均降低了土壤全氮（TN）和碱解氮含量。LDPE与2.5 mg·kgCd复合处理使得土壤可提取态Cd含量升高了1.4%-12.5%。 （2）单一LDPE处理下,土壤脲酶、过氧化氢酶活性随着LDPE质量分数增加先升后降,在3%LDPE处理下土壤脲酶和过氧化氢酶活性分别增加了40.0%、10.0%,除0.1%外均能抑制酸性磷酸酶活性。LDPE与Cd复合污染增加了土壤酸性磷酸酶活性,对土壤过氧化氢酶影响不大。此外,单一LDPE处理及与Cd复合处理均导致土壤样品中的操作分类单元（OTUs）数量减少,且5%LDPE+2.5 mg·kgCd复合处理中OTUs和特有细菌属数量最少。随着LDPE浓度的升高,土壤微生物Alpha多样性指数（Chao 1、ACE和Shannon指数）逐渐降低,但无显著影响,其中5%LDPE与Cd复合污染处理组中的土壤微生物群落多样性最低。在试验各处理中土壤细菌群落在门、目水平上的组成具有较高的相似性,占比例最大的优势菌门和优势菌目分别为变形菌门、鞘脂单胞菌目。 （3）单一LDPE处理对小油菜株高、生物量和叶绿素含量均无显著影响,但LDPE与2.5 mg·kgCd复合处理在一定程度上缓解了单一Cd污染对小油菜株高、生物量、叶绿素含量的不利影响。0.1%LDPE能显著促进小油菜根系生长,增加了13.8%,但复合处理无显著影响;试验处理均引起了小油菜机体的氧化损伤,5%LDPE处理能使小油菜叶片中SOD酶活性和MDA含量增加118%和28.2%,同时MDA含量的变化与Cd存在密切相关。单一LDPE处理对油菜叶片过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶活性（CAT）无显著影响。LDPE与Cd复合污染增加了小油菜叶片的SOC含量,其中1%LDPE+0.5 mg·kgCd复合污染使SOC含量升高了31.4%,而5%LDPE+2.5 mg·kgCd复合污染使小油菜叶片N含量降低至20.3 g·kg。添加LDPE能使生长在低浓度(0.5 mg·kg)镉污染土壤中的油菜机体Cd的生物富集量降低,也能避免Cd从地下部分转运至地上部分,而仅在1%和3%LDPE使小油菜机体Cd的转运系数升高,地上部分Cd含量也分别增加了23.8%和14.2%。