关键词： 海洋微塑料   污染治理   治理机制   厦门  

摘要： 塑料由于具有多功能性、轻便性、稳定性、可塑性和低生产成本等特点,因此在工业、医疗、交通运输和包装等方面被广泛应用,推动了全球的需求。塑料带给人类生产生活带来极大便利的同时也带来了严重的环境问题。由于塑料回收率较低以及人类对废弃物的不当处理,导致自然界中的废旧塑料无法被有效分解,从而引发“白色污染”的出现。微塑料,也称微型塑料,是一种新型污染物。近年来,微塑料污染在我国逐渐受到各界人士的关注和报道。海洋微塑料污染现象普遍存在且日益严重,迫使人们采取有效的治理方法加以应对。当前学界研究的关注点多从自然科学的角度探究海洋环境中微塑料的现状,以及海洋微塑料对海洋生态系统和人类社会的影响,从社会科学角度进行海洋微塑料污染防治的研究还很少。不仅要从海洋微塑料是什么来考虑问题,还要探索怎么治理海洋微塑料,才能开展科学有效的海洋微塑料污染治理行动。本文从公共管理学的学科视角出发,围绕厦门市海洋微塑料治理问题展开研究探讨,以期为厦门市海洋微塑料污染治理工作提供可行性建议。首先对本研究的选题背景进行简要介绍,指出研究方向与价值,并对当前海洋微塑料治理有关国内外研究文献展开梳理总结,为后文的研究打下积累和铺垫。采用了多种方法来研究海洋微塑料治理机制,包括文献研究法、个案研究法和比较研究法。通过一系列研究发现了一些有价值的见解,并指出了一些不足。其次,在开展海洋微塑料污染治理研究之前,了解海洋微塑料的概念界定,海洋微塑料的污染概况及其来源和目前在全球的分布情况是非常有必要的。当然,海洋微塑料对海洋环境和人类社会的影响不容小觑,微塑料对海洋浮游植物、浮游动物、海洋动植物都造成一定危害。最近,在生物链顶端的人类体内也发现了微塑料,因此人们应当采取措施治理海洋微塑料以保卫我们的美好家园。同时,本文确立运用协同治理理论、循环经济理论和全生命周期理论作为海洋微塑料污染治理研究的理论基础,对本研究展开论述。再次对厦门市当前的海洋微塑料治理现状进行描述,主要分析现阶段厦门市海洋微塑料污染情况,政府部门采取的治理措施以及取得的成效,如依托当前数字技术手段开展海洋监测,建立领导机构和协调机制制定治理政策,采取陆源垃圾控制、海域垃圾清理与回收的源头防控与末端治理相结合方式制定行动计划,开展跨区域联合行动等。接下来是本研究的重点,主要分析厦门市海洋微塑料治理的困境,并借助理论工具分析困境产生的原因。厦门市海洋微塑料治理存在的待改进之处有以下几方面,如缺乏全面的战略计划、环境保护与污染治理不同步、多元主体协同参与度不足、协同治理制度仍需完善、监测技术与国际脱轨等问题。运用理论工具对当前阻碍厦门市海洋微塑料污染治理分析,发现原因有:管理者对海洋微塑料污染认识不足、传统治理理念存在弊端、宣传力度不够且宣传方式单一、相关立法和制度建设工作滞后和配套保障资源短缺。了解厦门市海洋微塑料治理困境和原因后,紧接着分析提炼了欧盟海洋微塑料污染治理的先进经验,以期对厦门市海洋微塑料治理产生借鉴意义。欧盟作为对全球政治、经济发展和环境治理具有广泛影响力的重要力量,在海洋微塑料污染治理方面也走在世界前列。因此作为本研究的治理经验借鉴对象。欧盟国家治理海洋微塑料的主要经验有以下六方面,巩固国际地位并发挥领导力作用、成熟完善的循环经济监测指标体系、硬法与软法相结合、区域行动计划与区域合作、多元主体共同参与、提高公众减塑意识。最后,根据现阶段厦门市海洋微塑料治理所面临的问题及成因剖析,进而给出可行性的对策建议,具体包括多措并举形成协同治理格局、构建塑料循环经济发展体系、严格把控塑料污染全链条治理。本文希望通过对厦门市的海洋微塑料治理现状做出梳理,找出该市在跨区域污染治理方面存在的问题,分析欧盟在海洋微塑料污染的治理实践并从中提炼出有用经验,力求探明厦门市海洋微塑料污染治理的方向。

关键词： 植物内生菌   镉   微塑料   复合污染   花生  

摘要： 在陆地生态系统中,Cd是土壤中最常见的重金属污染物,因迁移性较强,容易被动植物吸收、转移并大量积累,影响正常的生命活动。微塑料(MPs)作为一种新兴环境污染物,随污染范围和累积量的不断扩大,使土壤成为主要的汇聚地。目前植物内生菌在Cd与MPs污染土壤中对植物的影响还未知。本研究选取两种植物内生菌(异形根孢囊霉和植物内生细菌SC60),采用单接种和复合接种的方式,研究不同Cd浓度与不同种类微塑料在单一和复合条件下,对花生生长、土壤Cd的有效性和吸收转运及土壤性质的影响。主要研究结果如下:(1)Cd单一污染下:接种植物内生菌显著增加了花生生物量,单一和复合接种下,花生地上部生物量分别增加43.24%和67.57%,表明复合接种的效果要好于单一接种;主茎高和侧枝长显著增加,同时光合作用和叶片SPAD值也明显提高。土壤电导率值和有效磷含量均有所提高。复合接种植物内生菌使土壤有效态Cd含量提高了11.52%-41.89%,花生植株Cd含量分别增加36.10%-72.53%(地上部)和24.56%-73.68%(地下部)。接种植物内生菌使细菌OTU数目、细菌群落多样性和丰富度明显降低;在门分类水平中,变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度分别增加4.50%-9.92%和1.48%-2.74%,而放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度降低了6.29%-11.37%,在属分类水平中,芽球菌属(Blastococcus)和斯克尔曼氏菌属(Skermanella)的相对丰度增加,而气微菌属(Aeromicrobium)的相对丰度降低。土壤p H是细菌群落结构变化的最主要环境因子。(2)Cd-LDPE(低密度聚乙烯)复合污染下:接种植物内生菌使花生地下部生物量增加9.65%和27.60%,花生光合作用和SPAD值也有显著提高,但对花生植株形态的影响不显著。土壤p H变化不明显,土壤电导率值和有效磷含量显著提高103.56%-202.32%和10.57%-21.26%。复合接种植物内生菌使土壤有效态Cd含量提高了26.99%-38.34%,花生植株Cd含量分别增加40.88%-83.92%(地上部)和66.91%-69.77%(地下部)。接种植物内生菌改变了土壤细菌结构,细菌OTU数目、细菌群落多样性和丰富度明显降低;在门分类水平中,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度增加了0.82%-1.44%,放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度降低了5.83%-7.25%,在属分类水平中,鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的相对丰度增加,而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度明显降低。土壤EC、AP和有效态Cd是影响细菌群落结构变化的最主要环境因子。(3)Cd-PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)复合污染下:接种植物内生菌对花生生物量和植株形态没有显著的影响,叶片SPAD值也没有显著变化。土壤p H、电导率、有效磷和速效钾含量的影响不显著。复合接种植物内生菌使土壤有效态Cd含量提高了72.60%-96.38%,花生体内Cd含量分别增加55.81%-61.03%(地上部)和120.20%-230.01%(地下部);同时接种减少了Cd向地上部的转移。接种植物内生菌降低了细菌OTU数目、细菌群落多样性和丰富度;细菌群落组成受到明显影响,在门分类水平中,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度增加了6.07%-6.12%,芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度也有所增加,绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度降低了0.31%-2.24%,在属分类水平中,斯克尔曼氏菌属(Skermanella)的相对丰度增加,而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、KD4-96的相对丰度明显降低。与Cd-LDPE复合污染相似的是,土壤EC、AP和有效态Cd也是影响细菌群落结构变化的最主要环境因素。

关键词： 海洋微塑料   生物多样性保护   国际法   法律规制  

摘要： 自工业革命以来,微塑料已经逐渐成为了环境中一种新型污染物,对生态环境产生了越来越严重的负面影响,甚至已有研究发现海洋生物和人体中都可以检测到微塑料的存在。面对愈演愈烈的环境问题,国际层面也积极采取行动,但目前各国乃至世界在海洋微塑料污染的治理上还处在初级阶段。海洋微塑料污染问题不仅仅是单一的环境问题,也是与生态资源、社会经济有交集的复杂问题,正是海洋微塑料的独特性质使其为国际治理带来了新的挑战。本文将以海洋生物多样性保护为研究视角,对涉及海洋微塑料污染的国际法治进行分析并提出相应建议。首先,本文由海洋微塑料及海洋生物多样性的概念入手,进而对海洋微塑料对生物多样性及人类社会的危害进行讨论,之后对目前现行国际法中对海洋微塑料污染控制的局限性进行分析,并结合美国、日本和欧盟的海洋微塑料治理的经验进行总结。其次,根据前文域外的治理经验进行借鉴并对国际法存在的局限提出建议,增强硬法与软法的协同性,最后对我国海洋微塑料污染治理的国际路线及国内路线进行分析并提出解决方案,从而推动国际海洋微塑料污染的治理,共建海洋命运共同体。

关键词： 耕地质量   耕地   微塑料   土壤团聚体   土壤理化性质  

摘要： 耕地是人们赖以生存的农业生产的重要物质基础,它关系到粮食生产安全与农业的可持续发展,与人类的生产生活密切相关。然而随着社会经济的迅猛发展,塑料制品在人类生产生活中的应用越来越广泛和频繁,已有的研究表明:塑料制品的生产使用过程中产生了大量的微塑料,微塑料污染已经成为了一个全球性的环境问题。由于塑料制品高度稳定、不易分解,进入土壤中的颗粒和碎片会长期存在,从而对耕地质量造成了严重的威胁。微塑料作为一种新兴污染物,在全国大尺度范围内的调查还很少,特别是对耕地质量的影响研究,一定程度上限制了其在耕地质量评价中的应用,因此进一步研究微塑料污染与耕地质量之间的关系具有重要意义。探究耕地土壤中微塑料的累积和赋存特征以及微塑料与耕地质量间的相互影响,有利于保护我国的耕地质量安全,保障我国耕地资源的可持续利用,为我国耕地质量管理工作做出贡献。本研究基于文献分析和大尺度采样调查相互验证的研究思路,对大量已有文献进行总结分析的基础上,在全国范围内共选取了34个采样点进行配对采样,对土壤中存在的微塑料进行了定量分析,并且对土壤的理化性质进行了测定。本研究主要研究结果和结论如下:(1)已有的关于微塑料的研究表明,我国微塑料污染呈现空间上分布不均衡的现象,土壤中微塑料含量的高低与土地利用方式有关。土壤中微塑料的种类主要为PP、PE,主要粒径集中在0～500μm,主要颜色为白色和透明色,主要形状为纤维状、碎片状。(2)土壤微塑料污染受地膜覆盖等农业管理措施的影响,本研究调查发现有地膜覆盖的耕地微塑料的含量明显高于未覆膜的土壤,其平均值分别为26500N/kg和2300N/kg,且各个地区之间微塑料的丰度并不均衡。微塑料在土壤中主要以10～200μm小粒径的形式富集,最主要的颜色为白色、透明色、黄色,最主要的形态是纤维、碎片、薄膜。随机森林重要性排序结果表明,人类活动是影响微塑料丰度的主要因素。(3)塑料污染对土壤结构产生了明显的影响,耕地中的微塑料输入增加了>5mm机械稳定性大团聚体比例,显著增加了机械稳定性团聚体直径指数MWD和GMD,但对水稳定性团聚体直径无显著影响。微塑料含量高的耕地土壤的PAD结果显著高于微塑料含量低的耕地土壤,证明微塑料污染增加的土壤大团聚体仅具有机械稳定性而不具有水稳定性。(4)相关性分析结果表明,不同微塑料丰度的机械稳定性土壤团聚体和水稳性土壤团聚体的MWD和GMD值与各粒径团聚体含量都存在相关性。对于机械稳定性团聚体,微塑料含量低的土壤团聚体正负相关性以2mm为界,微塑料含量高的土壤团聚体正负相关性以5mm为界,证明了微塑料的输入增加了>5mm粒级对土壤团聚体直径的贡献。对于水稳定性团聚体,在不同微塑料丰度条件下0.25mm均是水稳定性团聚体的重要临界点。(5)当前土壤理化性质受微塑料丰度的影响较小,采样地微塑料的丰度可能尚未达到可以对耕地健康造成威胁的程度。耕地的土壤理化性质与微塑料的形状、颜色、粒径存在相关性。微塑料在一定程度上会对土壤的碳氮循环造成影响,导致耕地质量下降。微塑料对土壤理化性质的影响是一个复杂的过程,应将微塑料的丰度、粒径和形状作为指标纳入耕地质量的评价体系中。

关键词： 微塑料   吸附   复合污染   淡水系统   生态风险  

摘要： 广泛存在于各种环境介质中的微塑料是一种新兴的环境污染物。微塑料来源方式诸多、体积偏小、质量偏轻、容易被生物吞食、在自然环境中难降解、在各种外力作用下容易移动且在环境中与其它污染物共同存在的特性,会对生态环境带来不可估量的影响,所以引起了诸多研究者的探索和研究。近年来,国内外水环境中的微塑料污染研究都重点研究海洋环境,对淡水环境微塑料污染特征的研究少之又少。塑料生产国排名第一的是我们中国,但微塑料在淡水环境的污染情况的研究数据很少。除了这个情况之外,由于微塑料的比表面积非常之大,能够成为环境中的介质来吸附其他类型的污染物,因此会影响水环境并产生综合污染,从而对生态环境健康与安全造成危害作用。通过探究微塑料与环境中抗生素的复合污染特性,对深入了解微塑料的生态环境风险情况有着非常重要的参考价值。对现在这个情况来说,微塑料污染的时空分布特征及生态风险程度的研究在中国的淡水系统中还没有进行进一步的探究,微塑料对环境带来的生态风险没有精准的微塑料浓度来进行测量。所以本论文研究选择在中国西北地区的塔城地区淡水系统被选为探究对象,从定性、定量的角度初步探究了不同季节塔城地区淡水系统中微塑料污染的时空分布特征,并在实验室进行模拟,研究了自然环境中抗生素和微塑料的复合污染行为特征及潜在的影响机制。同时,以塔城地区淡水系统为案例,通过采用不同的评估方法来解析估计了微塑料潜在的生态风险。探究得出结果如下所示:（1）塔城市淡水系统中微塑料的丰度范围为49±2-365±6个/L。塔城地区淡水系统中微塑料的丰度范围为69±3-332±21个/L。微塑料的形状以纤维状微塑料为主（86.2%）。微塑料的尺寸分布在0.1-1.0 mm（87.55%）之间,颜色以黑色和白色为主。傅里叶红外光谱分析表明,我们选定的颗粒多数为微塑料颗粒,微塑料主要由聚乙烯（PE）和聚酯（PET）构成。微塑料污染特征会跟着季节变化而产生变化。该实验为确切了解淡水系统中微塑料的污染特征提供了参考价值。（2）PP在氟苯尼考表面的达到吸附平衡状态时的浓度大小为1.36 mg/g,PS在氟苯尼考表面的吸附到达平衡状态时的浓度大小为0.54 mg/g,对于氟苯尼考的吸附性能而言,PS比PP要大出很多。氟苯尼考对聚苯乙烯粒子的吸收动力学特性符合准二级动力学模式（R2>0.981）,所以吸附剂颗粒受内扩散控制。等温吸附实验表明,与Freundlich模型和Langmuir模型相对比,Linear模型可以更准确的描绘微塑料对氟苯尼考的等温吸附的经过。（R2>0.970）。与聚苯乙烯相比,聚丙烯的吸附性能较大。（3）聚合物毒性分数的大小会影响潜在生态风险法跟微塑料聚合物组成指数法的评估结果,几乎所有采样点都属于严重污染,聚合物污染程度和评估指数会跟着季节的变化而发生变化,在此之中污染程度是最大的是PVC和PAN。污染负荷指数法的研究结果说明,该区域微塑料污染程度低。该论文研究利用目前国内外对微塑料污染的研究方法,探讨了塔城地区淡水系统中微塑料的污染特征和分布范围。同时,根据其理化特性分析了微塑料的污染来源。并根据不同的方法评估了微塑料的潜在生态风险,为相关决策者提供了建议和数据参考。本研究选择氟苯尼考作为抗生素的代表,PP和PS作为典型微塑料的代表,探究了微塑料对氟苯尼考的吸附行为特征及其作用机制,对微塑料与抗生素的复合污染研究提供了数据参考。

关键词： 海洋小球藻   DCOIT   PS   毒性效应  

摘要： 海洋污损是指海洋生物附着在海洋设施表面,对人类海洋经济以及海洋环境都造成巨大影响的现象。涂覆防污涂料是目前解决这一污染问题最简单快捷的方式,防污涂料经过几代的变革,但是依然存在污染环境的问题。4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)是目前全球使用的商业防污剂之一,因为其绿色环保的特性在海洋防污方面被广泛推广使用,但是在全球范围内大部分沿海污染地区检测到DCOIT存在高浓度残留。因此,对DCOIT的环境风险及其对海洋生物的高选择性和非选择性毒性进行全面的评估,对其在海洋防污领域的应用具有极其重要的意义。微塑料是目前分布十分广泛的一种污染物,因其能够成为其他污染物的载体,并与其他污染物之间产生复杂的毒性效应,为了清楚的了解微塑料对DCOIT的毒性效应影响情况以及两种污染物之间的作用方式,本文开展了两种污染物单独和联合的毒性效应研究。海洋小球藻作为海洋中初级生产力中重要组成部分,它在毒理学研究中常被作为一种模式生物。本文将海洋小球藻作为受试生物,通过测量海洋小球藻的生长、生理生化指标以及基因表达情况来反映污染物的生态毒性效应以及该种污染物对海洋初级生产力的影响情况,同时对它的各项指标的测定结果也能反映出所研究污染物的毒性特征。具体实验内容如下:1.用吸光度代表藻细胞的浓度进行藻细胞的生长情况检测,通过预实验进行污染物浓度的摸索,之后设置相应的高污染物浓度进行半数有效浓度的测定。参考半数有效浓度设置污染物浓度进行96 h急性暴露。通过测量藻的总抗氧化能力、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量以及过氧化氢含量,分析了解藻细胞氧化应激和抗氧化能力的受影响情况。光合作用系统是植物最重要的生命系统,进行光合系统相关基因的检测,了解DCOIT对藻细胞光合系统叶绿素合成和相关光合作用的影响。通过透射电镜,更直观的观测藻细胞的受损伤情况。结果表明,高浓度DCOIT胁迫下,海洋小球藻会产生氧化应激,光合系统相关基因表达量产生显著性变化,同时细胞结构有损伤。2.将污染物暴露时间定为15天来进行慢性实验的研究。对藻细胞生长情况、叶绿素含量、光合系统相关基因表达量、氧化应激、抗氧化能力和能量代谢相关指标进行检测分析,另外做了扫描电镜和透射电镜直接观察藻细胞的形态变化,对藻细胞的体积大小变化、形状变化、聚集情况进行研究。结果显示,在第15天,联合暴露组和聚苯乙烯(PS)暴露组的藻细胞都出现了促进生长的现象,而各个暴露组对叶绿素a的含量均产生了促进的情况,DCOIT依然会造成海洋小球藻的氧化应激,扫描电镜和透射电镜观察到藻细胞面对污染物时会聚集在一起,同时藻细胞的各个结构会被破坏,产生不同情况的损伤、变形,同时两个单独污染物暴露组的细胞也出现了明显缩小的现象。3.为了解海洋小球藻的防御机制,我们通过生长情况的分析研究,选择第五天作为污染物暴露敏感期,在这个时间点取样进行藻的敏感期防御机制研究。通过对藻细胞氧化损伤情况、抗氧化能力、渗透压变化以及胞外聚合物的研究,对海洋小球藻的防御机制进行初步的探究。结果显示,有微塑料的暴露组的藻细胞表现出明显的脂质过氧化反应,DCOIT单独暴露组藻细胞出现了氧化应激。同时,含有DCOIT污染物暴露组的海洋小球藻总抗氧化能力出现显著下降,微塑料单独暴露组的抗氧化能力出现显著上升。DCOIT暴露组的胞内可溶性糖含量出现显著下降,与此相反,该暴露组胞外多糖含量显著上升。含有微塑料暴露组的胞外蛋白含量显著下降。研究分析得出DCOIT对海洋小球藻的半数有效浓度为2.522 mg/L。研究发现DCOIT对海洋小球藻的毒性作用具有浓度依赖性,高浓度的DCOIT会对藻类细胞的抗氧化系统造成损害。另外发现,DCOIT对海洋小球藻生长的影响持续时间相对较长,在第15天时依然会使藻细胞产生明显的氧化应激反应。微塑料的存在会使DCOIT对海洋小球藻的作用效应持续更久。两种污染物的单一暴露和联合暴露都会对海洋小球藻的结构造成损害,并能够导致聚集,但联合暴露削弱了单独暴露对海洋小球藻大小变化的影响。在毒性效应的敏感期,DCOIT暴露组的多糖含量会被刺激增长,用来降低污染物毒性。

关键词： 老化微塑料   吸附   镉   四环素   啶虫脒  

摘要： 微塑料（Microplastics,MPs）是指直径小于5 mm的塑料颗粒,现已被列为四大“新污染物”之一。目前,微塑料在环境中被广泛检出且长期存在,会受到不同程度的老化作用,此过程对微塑料的物理、化学特性会产生不同程度的影响。相对于单一污染,复合污染更接近实际的污染环境,重金属和有机物能够相互作用,影响彼此在环境中的归趋转化。环境中的微塑料会吸附重金属等污染物并共同迁移,老化作用带来的理化性质改变会影响其对污染物的吸附能力和作用机制。因此,本研究选取80目高密度聚乙烯（HDPE）微塑料作为吸附剂,四环素（TC）、啶虫脒（ACE）、重金属(Cd（Ⅱ）)作为污染物,通过原始微塑料、酸老化、碱老化、模拟海水老化处理16个月后的微塑料进行吸附,以此探究污染物质在环境中的转化与迁移过程及作用机理。主要研究结果如下: （1）微塑料老化前后的表征分析:微塑料经老化处理后,表面更加粗糙,比表面积增加,原始微塑料比表面积为0.0478 m2·g-1,碱、酸、模拟海水老化处理后的微塑料比表面积分别增至0.2368 m2·g-1、0.1157 m2·g-1、0.1490 m2·g-1;老化后微塑料的零电荷点发生改变;经FT-IR、XPS、EA等分析,老化后的微塑料表面含氧官能团增加,疏水性降低;经XRD分析,老化后微塑料的结晶度降低。 （2）原始及老化微塑料对TC、Cd（Ⅱ）的吸附行为:原始及老化微塑料对TC、Cd（Ⅱ）的吸附动力学可用准二级动力学模型拟合,且老化加快了微塑料的吸附进程。总体上,TC与Cd（Ⅱ）相互促进微塑料对两者的吸附,这可能是因为吸附架桥作用。碱老化显著增加了微塑料对TC、Cd（Ⅱ）的吸附容量,这是因为其比表面积增大,微塑料表面存在羟基,增加了孔隙填充作用和重金属沉淀;酸老化微塑料对TC、Cd（Ⅱ）的吸附容量皆降低,这分别可能是疏水作用降低,H+占据吸附位点的原因;模拟海水老化微塑料对TC的吸附容量降低,对Cd（Ⅱ）的吸附容量增加,这分别可能是因为疏水作用降低,孔隙填充作用增强。 （3）原始及老化微塑料对ACE、Cd（Ⅱ）的吸附行为:原始及老化微塑料对ACE、Cd（Ⅱ）的吸附动力学分别可用准二级动力学模型和准一级动力学模型拟合,在ACE-Cd（Ⅱ）体系中,老化处理不能加快微塑料的吸附进程。此外,ACE与Cd（Ⅱ）产生竞争吸附,相互抑制微塑料的吸附。碱老化微塑料对ACE的吸附量相对原始微塑料对ACE的吸附量有所增加,最大吸附容量由28.938μg·g-1增至63.373μg·g-1,而酸、模拟海水老化微塑料对ACE的吸附量有不同程度的降低,这说明疏水相互作用对微塑料吸附ACE占据主导作用。 （4）pH对原始及老化微塑料吸附行为的影响:p H显著影响了原始及老化微塑料对TC、Cd（Ⅱ）的吸附,而对ACE的吸附几乎不受p H的影响,这是因为ACE无解离常数,与微塑料之间无静电作用影响,且ACE与Cd（Ⅱ）无吸附架桥作用,微塑料对ACE的吸附主要是疏水相互作用,不受p H影响。 （5）TC-Cd（Ⅱ）和ACE-Cd（Ⅱ）复合体系的比较:在TC-Cd（Ⅱ）体系中,总体上随一方投加量的增加,微塑料对另一方的吸附量也会增加,两者相互促进吸附;而在ACE-Cd（Ⅱ）体系中,随一方投加量的增加,微塑料对另一方的吸附量降低,两者相互抑制吸附。这可能是因为TC和ACE的表面结构性质不同,TC表面有丰富的含氧官能团,而ACE相反,TC与Cd（Ⅱ）能够通过吸附架桥作用增加吸附量,ACE与Cd（Ⅱ）则竞争吸附位点而减少吸附量。

关键词： 三峡水库   微塑料   载体效应   解吸   生态风险  

摘要： 微塑料作为一种新兴污染物,在水生环境中普遍存在。微塑料往往通过径流、污水排放和大气沉降进入河流系统并最终流入海洋,而大型水利工程（如三峡工程）的建设使得河流中这些本应流入海洋的塑料垃圾被拦截在人工屏障内,并在低流速的水动力条件下不断沉降并积累在沉积物中。微塑料的疏水性及较大的比表面积使得其容易作为水库中其它污染物的载体并通过生物摄食而进入食物链,从而对水库的生态环境构成潜在威胁。然而,目前尚未有专门针对整个三峡水库沉积物中微塑料赋存特征的研究,这些微塑料有何环境行为,是否会对水库生物产生不利影响,这些问题在很大程度上是未知的。基于此,本论文结合野外调查和实验室研究,对三峡水库这一特殊的淡水水域开展了微塑料污染特征的调查,同时探究了微塑料作为水库环境污染物载体的作用及其对水库水生生物的毒性效应。主要结论如下:（1）微塑料在三峡水库沉积物中普遍存在,丰度从59 pp·kg-1至276 pp·kg-1（plastic particles per kilogram）(沉积物干重),平均丰度159 pp·kg-1。经济发展水平和人口总量是影响微塑料丰度空间异质性的重要因素。纤维类微塑料在三峡水库所有样点中均占主导地位,而聚苯乙烯、聚丙烯和聚酰胺是发现的主要聚合物类型。城市生活污水和过往的渔业活动可能是这些微塑料的主要来源。不同样点微塑料颜色的显著差异表明微塑料在三峡水库沉积物中分布不均,受不同的人为或陆源污染的影响。在粒径方面,小于500μm的微塑料占比超过50%,并且这些微塑料多以纤维、碎片和薄膜状存在,表明次生微塑料是三峡水库沉积物中微塑料污染的主要贡献者。（2）对三峡水库普遍存在的两类重点污染物（双酚、重金属）在微塑料表面的积累情况进行了分析,发现微塑料对这些污染物的负载能力与沉积物相似,并且显示出了较高的变异性和环境相关性。这意味着三峡水库中的微塑料能够作为水体中污染物的有效载体,并可能成为生物摄入这些环境污染物的压力源。（3）在微塑料与水库环境污染物相互作用方面,发现微塑料的聚合物类型、比表面积和表面官能团是影响其相互作用过程的主要内部因素,而污染物的浓度、疏水性和解离能力对其吸附行为也有重要影响。从水化学环境条件来看,温度的升高抑制了双酚在微塑料上的吸附,而溶液中的盐离子显著增强了各双酚在固相中的分配,但这个增强效应在高盐离子浓度下并不明显。双酚在微塑料上的吸附具有pH依赖性,pH增大引起的静电斥力增加是吸附量下降的重要原因。Pb2+、Cd2+和Cu2+三种重金属在微塑料上的吸附同时受膜扩散作用和颗粒内扩散作用控制,吸附过程以单层饱和吸附为主,物理吸附是其主要驱动力。pH的增加对于重金属在微塑料上的吸附具有促进作用,其可以通过改变重金属离子的存在形式和微塑料的表面电荷而影响二者间的相互作用。而溶液中的有机质会抑制重金属在微塑料上的吸附,这与静电相互作用及双配位基络合物的生成有关。（4）三峡水库主要鱼种鲢（Hypophthalmichthys molitrix）对微塑料的摄入表现出了较强的粒径偏好和浓度效应。食物的存在干扰了鲢对不可食用颗粒的辨别,增加了误食大粒径微塑料的概率。一部分被摄入的微塑料能够在较长时间内存留于鲢的消化道内并诱导肠道产生氧化应激和炎症反应,肠道菌群在门和属水平上的组成也发生了显著变化,微生物多样性大大减少。（5）在消化液中进行的实验表明,当负载有双酚的微塑料被生物摄入后,一些双酚能够从微塑料中快速解吸,并且其解吸强度受消化液pH、盐离子浓度和温度的影响。进一步的,通过微塑料-双酚联合暴露实验,证实了微塑料介导的双酚内暴露能够增强水生生物不同组织内的双酚浓度,并且发现上述作用对水生生物的内分泌功能产生了显著影响。本研究结果表明,微塑料在三峡水库沉积物中普遍存在,其分布不均,并且容易受到不同的人为或陆源污染的影响。这些微塑料可以作为三峡水库中有机污染物和重金属的有效载体,从而成为这些污染物的“汇”。更重要的是,它们容易被三峡水库中的鱼类摄入,其复合毒性不仅会对这些水生生物的生存构成威胁,而且可能通过食物链传递。本研究丰富了三峡水库微塑料的污染数据,揭示了水库中环境污染物与微塑料相互作用的机理,并且提供了微塑料生态危害和健康风险的新证据。这些结果有助于扩大我们对水库微塑料污染的认识,为进一步探究和评估水库中微塑料-环境污染物复合污染的生态环境风险提供支撑。

关键词： 溢油   微塑料   溢油分散率   体积平均粒径   归趋  

摘要： 石油泄漏和微塑料都是海洋环境中的主要问题。石油泄漏后,油膜可能在海浪的作用下以液滴的形式分散到水柱中。石油附着在微塑料上可能会影响自身的分散。此外,对比单独微塑料和原油对海洋生物的影响,石油附着在微塑料上可能会增强对海洋生物的毒性。本研究通过分批锥形瓶振荡实验来模拟海况,选取马瑞原油作为实验用油,以聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)为实验微塑料,分别研究了微塑料性质(种类、浓度和粒径)和环境因素(混合能量、盐度和温度)对溢油分散的影响。主要研究结果如下:(1)对于相同的微塑料,溢油分散率(ODE)随着混合时间的增加先快速增加后逐渐趋于稳定,且均在360 min时达到最大值。当PE浓度为0、25、50、75和100 mg/L时,ODE最大值分别为32.64%、28.14%、24.74%、17.70%和13.72%。当PS浓度为25、50、75和100 mg/L时,ODE最大值分别为24.32%、20.21%、13.88%和10.75%。不同种类微塑料对溢油分散的影响不同,PE存在下的ODE大于PS存在下的ODE。随着微塑料浓度的增加,相同时间下的ODE呈递减趋势,这表明微塑料的存在抑制了溢油的分散。一方面是由于油滴可附着在微塑料表面并随之漂浮到海水表面,因此分散到水柱中的油量会相应减少,导致溢油分散率降低。另一方面,油-水界面的活性物质会被疏水性的微塑料所吸附,进而导致油-水界面张力增大,使浮油更难被破碎。同时,当同一混合时间下,随着微塑料浓度的增加,分散油的体积平均粒径(VMD)逐渐增大。(2)对于同种微塑料,ODE随着微塑料粒径的增大而增加,当PE的粒径从13μm增加到1000μm,ODE最大值从24.74%增加到31.49%,当PS的粒径从13μm增加到1000μm,ODE最大值从20.21%增加到28.60%,而VMD随着微塑料粒径的增大而减小。(3)基于实验数据得到PE和PS在不同浓度和粒径下的吸附拟合曲线。(4)混合能量对溢油分散的影响很大,对于不同种类和粒径的微塑料,ODE都随着混合能量的增大而增大,VMD都随着混合能量的增大而减小。(5)盐度或温度的升高对溢油分散的促进作用比抑制作用更显著,当盐度从10‰上升到35‰时,13μm-PE和PS存在下ODE分别提高了10.37%和12.90%;当温度从10℃升高到25℃时,相应的ODE分别增加了15.63%和12.70%。分散油的VMD随着盐度或温度的升高而减小。本研究结果加深了对微塑料存在时泄漏石油向海水迁移规律的理解,并可能进一步提高海洋环境管理人员预测溢油归趋的能力。

关键词： 微塑料   养殖废水   微生物   狐尾藻  

摘要： 微塑料(Microplastics,MPs)可以吸附抗生素形成复杂的污染物,严重威胁到水生态系统的健康。畜禽养殖废水中抗生素浓度高且存在大量微塑料,在人工湿地(Constructed wetland,CW)对其处理的过程中将对系统的正常运行、植物的生长发育以及微生物活性造成一定的干扰。目前,关于人工湿地对畜禽养殖废水典型污染物的去除及微塑料协同去除机理问题的探讨,还处在初期阶段。本文首先对人工湿地常用基质进行筛选,考察微塑料的赋存对基质吸附抗生素的影响;构建沉水植物型人工湿地,以典型塑料聚苯乙烯纳塑料/微塑料(NPs/MPs)为研究对象,将0.7μm(NPs)及90-110μm(MPs)的聚苯乙烯按照0、10μg/L与1 mg/L的浓度添加到人工湿地系统中,探究聚苯乙烯对人工湿地系统处理畜禽养殖废水的影响及作用机制。主要结论如下:(1)通过吸附实验发现六种人工湿地基质(活性炭、石英砂、麦饭石、陶粒、海砂、天然沸石)中天然沸石(NZ)对抗生素(OTC)的吸附性能最佳,去除率能达到75.76%。此外,NPs/MPs能吸附少量的抗生素,25 mg/L是NPs/MPs吸附抗生素的最佳浓度。扫描电子显微镜结果显示NPs被吸附到NZ的表面,而MPs则没有。p H值可以改变吸附剂的表面电荷和溶液中OTC的存在形式,对吸附性能影响很大,离子强度对NZ吸附OTC的性能也有显著影响,当KCl的浓度从0 mol/L增加到0.2 mol/L时,NZ对OTC的去除率从79.90%下降到70.63%,吸附量下降14.35%。X射线光电子能谱结果表明,C1s谱的结合能发生了变化,在OTC吸附后C-C的比例从73.57%下降到71.85%,C=O-OH官能团消失。与MPs共存的OTC在NZ上的吸附更符合Langmuir和伪二级动力学方程,而对于NPs,Freundlich和伪一级模型更符合。推测NZ主要通过静电引力、氢键和π-π键成功吸附OTC,在吸附过程中,MPs和NPs作为额外的吸附剂和竞争吸附物。(2)NPs/MPs赋存对人工湿地中去除畜禽养殖废水中的COD、TP、TN产生一定的抑制作用。NPL、NPH、MPL、MPH四组人工湿地对TP的平均去除率分别低于空白组16.39%、14.23%、9.65%、4.28%,对TN平均去除率分别低于空白组4.81%、2.18%、1.81%、3.29%。NPL、NPH、MPL处理组COD的平均去除率分别低于空白组1.41%、1.36%、2.20%,MPH组对COD的平均去除率高于空白组3.70%。NPs/MPs的存在明显促进了狐尾藻叶片对全磷和全氮的吸收,其中高浓度的NPs/MPs相比于低浓度的NPs/MPs投加对TP和TN的吸收促进更加明显。NPH、MPH处理组中狐尾藻叶片的总叶绿素含量分别是对照组的90.1%和94.6%,不存在显著差异,而低浓度的NPs/MPs暴露,会在一定程度上抑制叶绿素的合成。此外,NPs/MPs的暴露会对狐尾藻产生胁迫作用,激发狐尾藻体内SOD、MDA和POD酶的合成。(3)CK、NPL、NPH、MPL、MPH五组人工湿地处理系统微生物群落存在差异,微生物多样性分析可知MPs对微生物群落影响较大。NPL、NPH组Proteobacteria(变形菌门)相对丰度分别低于CK组1.76%、1.35%,而MPL、MPH两组Proteobacteria(变形菌门)相对丰度分别高于CK组4.95%、12.22%。五组人工湿地处理系统中检测到选择的ARGs和MRG(cop A和cop B),CK组人工湿地系统中基因的总相对丰度较高(0.57769),MPL组人工湿地系统中基因的总相对丰度最低(0.10016)。聚苯乙烯微塑料的介入也在一定程度上限制了tet基因在人工湿地系统中的积累,MRGs的绝对数量也与聚苯乙烯的粒径和浓度有关,并随着微塑料浓度的增加而增加。聚苯乙烯微塑料的添加降低了16s r RNA基因数量,表明它们可以抑制系统中微生物的生长。本研究明晰了NPs/MPs对人工湿地的复合影响,为实际畜禽养殖废水的处理提供重要的理论依据。