关键词： 海洋微塑料   海洋贻贝   野外移植   生态毒理   聚乙烯  

摘要： 微塑料作为海洋的新型污染物，在海洋环境中大量存在、分布广泛、难以降解，威胁海洋生物和生态环境。目前微塑料生态毒理学研究存在生物类型多样、微塑料种类繁杂、环境相关性较低等局限，导致微塑料产生的生物效应难以明确。本文以浙江海域典型的厚壳贻贝（Mytiluscoruscus）为指示生物，应用移植贻贝开展海洋微塑料的生态毒理学研究，结合实验室模拟研究，探究微塑料对海洋生物和海洋生态的影响。主要研究内容和成果包括：　　（1）海洋贻贝移植实验的初步开展。将海洋贻贝从原产地浙江舟山枸杞岛移植到浙江宁波象山港湾区海域进行野外培养，结合实验室的同步对照，以及海域微塑料和贻贝生理健康分析，确定移植贻贝具有从周围水体中摄取微塑料、反映水体中微塑料含量变化的能力;贻贝在移植后能在短时间内恢复正常生理状态，具有良好的环境适应能力，明确移植贻贝可应用于海洋微塑料生态毒理学的后续研究。　　（2）探究水体微塑料对贻贝的生态毒理效应及其胁迫恢复潜能。开展可控的贻贝实验室暴露与野外移植修复实验，即将贻贝在实验室条件下暴露于不同浓度的聚对苯二甲酸乙二醇酯微塑料纤维（Polyethyleneterephthalate，PET，直径20μm）后移植到象山港进行野外恢复。实验结果表明贻贝对微塑料的摄入与暴露浓度正相关，微塑料的暴露后贻贝能量代谢参数变化不明显，但抗氧化系统产生应激响应，表现为过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性的下降;而经过恢复，贻贝体内能量消耗上升，抗氧化系统参数可恢复至暴露前水平，说明能量代谢系统与贻贝恢复自身稳态密切相关，在微塑料引起的生物响应中发挥关键作用。　　（3）探究不同种类微塑料引起的贻贝生物效应，研究海洋贻贝对微塑料的摄食、排泄过程及其与能量代谢系统的关系。开展聚乙烯微塑料微球（Polyethylene,PE,10–45μm）和PET两种微塑料对贻贝的实验室暴露与修复实验，发现不同种类的微塑料暴露对贻贝所产生的生物响应差异明显：PE微塑料较PET的组织蓄积能力高，能够引起贻贝滤食率的上升，以及能量消耗的增加;PET微塑料暴露对贻贝滤食率有抑制作用，能够引起贻贝消化腺和外套膜糖原含量的减少。因此，不同微塑料的物化性质影响贻贝对其的摄入和排出，导致微塑料在贻贝组织内的蓄积差异，引起组织特异性的能量系统响应。　　综上所述，本研究应用厚壳贻贝作为指示生物开展的海洋微塑料的生态毒理学研究，结果明确野外环境下贻贝能够对周围环境中微塑料进行摄取和生物富集，并且贻贝可通过调控自身的抗氧化系统和能量代谢系统响应来应对微塑料所产生的健康胁迫。同时，本研究显示微塑料的物化性质影响其在贻贝组织内的生物蓄积，导致组织特异性的能量代谢调控，为开展真实海洋环境中微塑料的毒性效应研究提供了重要的研究模型和科学数据。

关键词： 淡水养殖区域   微塑料污染   分布特征   生态毒理效应  

摘要： 微塑料这一新兴的全球污染物因体积小、广泛分布而引起了广泛关注和热烈讨论。广东省人口众多，经济相对发达，但缺乏现代化的污染控制体系;其海岸线长，污染程度不一，而微塑料污染情况缺乏背景数据;同时在经济发达的珠江口地区的淡水养殖区域，为人类提供水产品方面发挥重大作用。鉴于纳米塑料和微塑料可在环境和食物链中积累，且对有毒物质有良好的吸附性能，有必要探讨广东省沿岸和珠江口淡水养殖区域的微塑料污染情况，并进一步探讨微塑料在生物体内引起的生态毒理效应，为微塑料污染管制提供理论依据。　　广东沿海地区和养殖场所有采样点均发现微塑料。广东沿海13个采样点的微塑料丰度范围分别为850~3500items/L（水）和433.3~4166.3items/kg（沉积物）;水和沉积物中的微塑料丰度没有相关性，水中的微塑料丰度无显著性差异而沉积物中则相反。在微塑料形态上，纤维的含量最高，在颜色上，透明状占主体地位。拉曼结果表明，水样中主要聚合物类型为人造纤维（38.2%）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（16.4%）和乙烯/醋酸乙烯共聚物（12.7%）等低密度塑料。淡水养殖区域中微塑料丰度分别为6.6±103–263.6±103items/m3（水）和566.67–2500items/kg（沉积物）。在6个池塘采集到4种动物共37只，微塑料数量范围分别为3–92个/条（鱼）和4–21个/条（虾）。纤维状和小粒径微塑料（lt;1mm）占主导地位。主要微塑料类型是纤维素、聚丙烯和聚乙烯。　　前人研究表明纳米塑料具有良好的吸附性能，可吸附包括多氯联苯等持久性有机污染物在内的多种污染物。因此本研究选取3,3'',4,4''–四氯联苯（PCB77），探究聚苯乙烯纳米塑料（PS–NPs）和PCB77对淡水水生动物模型斑马鱼（Danio rerio）的单一和联合毒理效应。研究发现，单独暴露于PS–NPs引起轻微的急性毒性，但PS–NPs与PCB77联合暴露可以剂量依赖的方式加重PCB77的毒性。PS–NPs导致抗氧化基因、骨发育基因和心脏基因轻微上调;而PCB77则使基因显著下调，损害斑马鱼的骨骼和心脏发育。PS–NPs在肝脏、肠道和鳃中长时间滞留，它们可能已经越过生物屏障，在富含脂质的组织中积累。　　本研究分析了华南地区微塑料分布特征，反映微塑料的污染情况，通过风险评估和潜在来源分析，对该地区微塑料污染风险等级具体化，为环境政策的制定提供依据;通过室内毒理实验，进一步理解微塑料的环境行为和生态毒理效应，揭示环境中普遍存在的纳米塑料和多氯联苯两者共存对淡水生物的联合效应，为加深水环境中污染物的风险认识提供。

关键词： 塑料/微塑料   舟山渔场   时空分布   表层水   海底   海洋生物   风险评估  

摘要： 塑料垃圾与微塑料污染遍及各类环境介质当中,并且在高原、深海等人迹罕至之处均有报道。由于塑料自身的环境持久性以及潜在的生态风险,已经成为全球性的环境污染问题,引发科学家、政府、企业、公民和环保组织等相关各方的共同关注。舟山渔场作为我国重要的渔场,受人类活动影响显著,但是目前对该塑料垃圾与微塑料污染热点区域的深入研究十分缺乏,制约了研究者对该区域塑料垃圾与微塑料污染的来源、归趋以及评估生态风险的理解。在塑料生产量及废弃物产生量日益增长的背景下,亟需为塑料污染管控和治理相关的政策措施提供科学依据。由此,本研究针对塑料垃圾与微塑料污染开展了野外调查。通过野外调查和实验室分析的结合,利用显微镜检查和红外光谱仪器确证微塑料的方法,报道了舟山渔场表层水、海底和生物体内塑料与微塑料的时空分布特征及形态学特征。基于以上数据,利用专家打分法和层次分析法,围绕压力指标、状态指标、响应指标三方面来构建微塑料污染指标体系,对海洋微塑料生态风险进行综合评价。本文获得的主要结论如下:(1)对舟山渔场典型断面表层海水中微塑料污染状况进行了季节性调查。所有调查站位的水体样品都检出了微塑料,其浓度平均值为56.86±54.15 items/m。舟山渔场表层水中以纤维状的微塑料为主,显微红外光谱鉴定出10种不同塑料聚合物类型,以聚乙烯和聚丙烯腈为主。微塑料浓度随着离岸距离的增大而减少,但是微塑料浓度的季节变化不明显,表明近岸人类活动造成了微塑料污染,且开阔海域微塑料来源广泛,根据聚合物组成分析发现其来源以衣物纤维为主。(2)对舟山渔场及邻近东海海域海底塑料垃圾污染状况进行了系统性调查。在所有站位调查中,95.35%的网次中有塑料垃圾,共采集了222项塑料样品,总重量为6.04 kg。调查海域中平均塑料垃圾密度为375.44 items/km(9.64 kg/km)。渔具和塑料薄膜分别是海源与陆源塑料垃圾的主要类型,这与近海捕捞渔业与滨海旅游业相关。PE是出现频率最高的聚合物类型,占到总重量的42.83%,这与其高额的年产量和广泛的用途相关。(3)为进一步调查微塑料在舟山渔场生物体内的污染水平,本论文在舟山渔场开展了鱼类和甲壳类体内的微塑料污染状况的季节性调查。结果表明,鱼类胃肠道和鳃部中的微塑料平均丰度范围分别为0.04-4.00 items/ind.和0.03-2.00items/ind.,甲壳类胃肠道和鳃部中的微塑料平均丰度分别为0.23±0.13 items/ind.和0.26±0.06 items/ind.。春季鱼类胃肠道和鱼鳃的微塑料丰度水平显著低于秋季,这与其繁殖和产卵周期相关。鱼类和甲壳类体内的微塑料以纤维以及小于1mm个体为主,最常见为聚酯类。此两项研究为下文海洋微塑料生态风险评估模型和风险评价体系提供了基线数据。(4)为评估舟山渔场海洋微塑料生态风险,本论文通过构建了综合评价体系和评估模型,对现有数据进行统计和整合,围绕压力指标、状态指标、响应指标三方面来进行分析和评估。依据综合评价结果,目前微塑料污染对于舟山渔场生态风险处于一般风险状态。从评价结果来看,舟山渔场的生态风险受到微塑料影响还不是很大,大多指标因子特别是压力指标因子处于风险较小和一般风险状态,说明微塑料污染对于舟山渔场的生态风险的影响仍在可控的范围内。与全球其他海域海洋微塑料环境风险相比,处于中低水平。

关键词： 微塑料   紫外老化   对苯醌   四环素   吸附  

摘要： 随着科学技术的发展,新型有机污染物在环境中不断被检测出来。苯醌类有机物和抗生素在工业或日常生产生活中被广泛使用,这些有机污染物也会与其它污染物发生相互作用,可能会对自然环境产生威胁。作为一种新型污染物,微塑料近年来受到众多关注。目前,已经有学者研究微塑料对抗生素的吸附,但对不同粒径和类型的紫外老化微塑料吸附机理研究尚不清晰;此外,还尚未有人关注到微塑料与苯醌类有机污染物的相互作用。因此,本文根据区域发展特色,对春申湖采煤沉陷区表层水体及周围农田土壤中微塑料的分布、丰度及生态风险进行调查评估,并在实验室条件下模拟环境中典型微塑料(聚乙烯PE,聚苯乙烯PS)的紫外光老化过程,探究老化前后对有机污染物(对苯醌和四环素TC)吸附的特征,得出以下几条结论:(1)本文调查了安徽省淮南市春申湖微塑料的赋存特征,所有表层水体和土壤样品中均检测出微塑料的存在。春申湖表层水体微塑料浓度为0.767～7.1items/L,周围农业土壤微塑料丰度为380～2380 items/kg。水体和土壤微塑料样品以小粒径(<0.5 mm)为主(78%和79%),多数为纤维状;微塑料主要类型为PS、PE、聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)。微塑料浓度与功能区规划密切相关。水体和土壤的综合污染负荷指数分别为1级和3级。水体的生态风险相对较低,土壤的生态风险相对较高。研究表明,中国煤矿开采沉陷区已受到微塑料污染。本研究为了解采煤沉陷区微塑料污染状况提供参考。(2)探究PS微塑料紫外光照后的老化机制,微塑料随着老化时间的增加,老化程度加深。PE对对苯醌的吸附符合二级动力学模型,8 h内吸附平衡;老化前等温线数据符合Langmuir和Freundlich模型,老化后等温线数据符合Freundlich模型。对苯醌在紫外老化PE上的吸附是自发吸热的过程。PE的吸附能力与其老化时间呈正比,老化后会产生含氧官能团,且比表面积增加,因此紫外老化时间越长,吸附能力越强。对苯醌在PE上的吸附主要受范德华力和静电作用影响,紫外老化PE的吸附过程还可能存在氢键作用。(3)PE和不同粒径PS紫外老化后吸附能力增强。TC在PE和PS上的吸附符合二级动力学模型,24 h内吸附平衡;等温线数据符合Langmuir模型。微塑料吸附能力与其老化时间呈正比,老化后会产生含氧官能团,且比表面积增加,因此紫外老化时间越长,吸附能力越强。同种粒径PS吸附TC能力大于PE;同种类型PS,小粒径吸附能力更强。PE对TC的吸附主要受范德华力、疏水分配和静电作用的影响,PS的吸附过程主要受疏水分配、π-π键相互作用、范德华力和极性相互作用的影响,紫外老化PE和PS的吸附过程可能存在氢键作用。图[27]表[12]参[159]

关键词： 室内空气   微塑料   微纤维   空调系统   微生物  

摘要： 作为新兴污染物,微塑料被发现广泛存在于空气中,相关人体吸入及健康风险备受关注。微纤维(Microfiber,MFs)是气载微塑料的主要形态,但目前对它们在室内环境中的分布和迁移行为知之甚少。空调是现代建筑中的常见设备,其是否会影响气载MFs在室内的分布以及MFs负载微生物的复合污染特征,是关注度很高的环境健康问题。为此,本文研究了城市常见室内空间类型中的气载MFs分布情况,重点探究微塑料纤维(Microplastic fiber,MPFs)的赋存特征和空调滤网对室内MFs分布的影响,并进一步分析MFs上负载微生物的特征及其可能导致的健康风险。本研究首先通过24小时连续采样收集家庭客厅、学生寝室和办公室三类空间中的悬浮及沉降MFs样品,结合体视显微镜和显微红外光谱仪鉴定并分析气载MFs。然后,在分析空调滤网上MPFs污染特征的基础上,基于空调运行原理设计室内模拟实验,探究空调滤网上MPFs的累积及释放规律,并估算相关的人体暴露风险。最后,进一步观察室内MFs上生物膜的超微形态,通过平板计数法和16s r RNA高通量测序技术分析MFs负载的微生物数量和细菌多样性特征,预测细菌表型以评估其潜在健康风险。主要结果如下:(1)客厅、宿舍及办公室三类典型的室内环境中,悬浮和沉降MFs的平均丰度分别为6.07个/立方米和9.30×10个/平方米/天。MFs以透明色、蓝色和紫色为主,其中MPFs的比例约占32.5%,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、人造丝和赛璐玢是最主要的MPFs类型。所有样点的沉降MFs丰度和尺寸都显著高于悬浮MFs(p<0.05)。三类空间中,以宿舍中的MFs丰度最高,尺寸最大。(2)所有空调滤网样品中均检测出MFs,MFs的平均密度为1.47-21.4×10个/cm。客厅、宿舍和办公室的空调滤网MFs尺寸分别为312±430μm、670±918μm和526±628μm。其中27.7-35.0%的MFs为MPFs,大部分MPFs是PET(45.3%)、人造丝(27.8%)和赛璐玢(20.1%)。MFs的主要颜色为透明色、蓝色和紫色,其它颜色占总纤维的比例不到20%。(3)模拟累积实验发现,随着空调运行时间的增加,空调滤网上的MPFs密度也逐渐增加。相较于办公室和客厅,宿舍空调滤网的MPFs积累速度更快。模拟释放实验证明空调滤网上累积的MPFs可再次释放到室内空气中,其导致的人体每日MPFs最大暴露估计值随空调使用时间的延长而增加,在实验70天时达到最高值,为11.2±2.2-44.0±8.9个/千克-体重/天。不同年龄段的人面临的暴露风险不同,其中婴幼儿风险最高。(4)室内沉降及空调滤网上的MFs表面均有微生物附着。MFs上的细菌数为0.23-84.0×10 cfu/g,且沉降MFs上的细菌数量显著高于空调滤网MFs上的。所有MFs样品共检测出42个细菌门类,但属水平聚类分析显示沉降MFs和空调滤网MFs上的微生物群落构成有明显区别。利用线性判别分析(LEf Se)确定了空调滤网MFs上β-变形菌纲、罗尔斯通氏菌属和链球菌等致病风险相关菌的丰度显著高于沉降MFs。以上结果表明:(1)室内空间普遍存在微(塑料)纤维,MFs可以悬浮在空气中,而大尺寸MFs更易沉降到地面灰尘中。PET和棉纤维分别是室内最常见的MPFs和天然纤维,表明纺织品是室内MFs的主要来源。纺织品的使用、人类活动程度和通风情况可影响室内MFs的分布。(2)分体式空调的滤网上普遍存在MPFs污染。随着空调使用时间的延长,MPFs可以在滤网上累积,同时一部分MPFs也会在空调送风时再次被释放进室内空气。空调滤网可以作为室内MPFs的“汇”和“源”,担任室内气载MPFs的中转站。我们的研究表明当空调滤网使用70天左右,应更换或清洗滤网以减少人体暴露风险。(3)室内MFs可作为细菌和真菌等微生物的载体,且空气沉降MFs和空调滤网上的MFs具有不同的微生物负载量和细菌群落结构特征,但均有较高的成膜性和致病潜力。空调滤网MFs因其环境密闭潮湿,相较于沉降MFs负载了更多种类的致病菌,并可能存在健康风险,如与人体皮肤接触或被吸入等。本文工作系统揭示了室内环境中普遍存在的气载MFs和MPFs污染,并首次利用模拟累积和释放实验,揭示了空调滤网可以成为室内空气MPFs的汇和源并影响MPFs的分布。我们也发现室内MFs可以负载细菌,具有复合污染特征和致病风险。这些研究结果为室内气载MPFs污染监测提供了新思路,为这类新污染物的健康风险评价提供了科学依据。

关键词： 海洋污染   微塑料  

摘要： 微塑料是塑料经破碎降解后形成的粒径小于5mm的塑料颗粒。微塑料化学性质稳定，难以降解，同时也富集化学毒物、各种微生物及病原菌。微塑料在海洋中随洋流迁徙，影响着全球的污染分布，对海洋生态系统稳定及海洋环境危害极大。为了海洋经济与生态健康的可持续发展，加强海洋微塑料污染机制研究、加大对塑料生产、使用和倾废的管理、开展微塑料对生态环境及人体健康的评估，提高民众的微塑料风险意识，都是刻不容缓的任务。

关键词： 微塑料   海岸带   柱状沉积物   分布特征   风险评估  

摘要： 微塑料作为一种新型污染物,因其对环境和生态系统的直接或潜在影响而受到广泛关注。海岸带是陆海之间的交接地带,资源丰富,但随着城市的发展和人类活动的干扰,海岸带沉积物成为环境中微塑料汇集的主要区域。同时由于沉积物本身复杂的环境特征,其中的微塑料易与其他污染物联合形成更为严重的污染风险。本论文以我国11个省(直辖市)的海岸带区域采集的柱状沉积物为研究对象,使用Na Br密度分离法和体式显微镜检测了微塑料丰度,对其形态特征(形状,粒径,颜色)进行了表征,通过显微傅里叶变换红外光谱仪(μ-FTIR)鉴定了微塑料聚合物类型,并利用Simpson多样性指数法对微塑料的形状、颜色、粒径和成分进行了定量分析,从水平和垂直两个维度揭示了我国典型海岸带柱状沉积物中微塑料的赋存特征。同时,运用污染负荷指数法、微塑料聚合物危害风险评估法和潜在生态风险指数法,评估了我国典型海岸带柱状沉积物中微塑料的生态风险。研究结果可为我国海岸带微塑料污染的管治提供依据。本研究主要结果如下:(1)微塑料污染在我国海岸带表层沉积物中广泛存在,平均丰度为406.06±255.18items·kg d.w.,与全球其他区域相比,属于中等污染水平,主要颜色为透明色和蓝色,分别占比32.84%和32.46%。主要粒径为1000-2000μm(33.21%),500-1000μm(27.99%),表层沉积物样品中共鉴定出8种聚合物,玻璃纸(54.10%),PET(24.59%),PP(4.92%),PE(4.92%)为主要聚合物。微塑料多样性指数表明表层沉积物微塑料的多样性和来源均较为复杂。进一步分析表明,我国海岸带表层沉积物中微塑料丰度与表层沉积物粒度没有相关性。整体来看,微塑料丰度的水平分布呈现出从北方到南方下降的趋势。(2)我国海岸带柱状沉积物中微塑料的垂直变化规律为微塑料丰度随沉积深度增加而下降,各沉积层中微塑料形状均以纤维为主,且表层多于底层。相较于底层沉积物,表层沉积物中微塑料粒径更大,颜色种类更多,且以透明色为主,而底层沉积物中微塑料以黑色为主。柱状沉积物样品中共鉴定出10种聚合物,各沉积层均检测出玻璃纸,聚合物种类随沉积深度增加有所下降。这种垂直分布趋势可能与塑料的生产和使用以及城市和工业的发展密切相关。柱状沉积物中微塑料多样性指数也随沉积深度增加而下降,同时各层微塑料丰度与各层沉积物粒度无相关性。整体来看我国南北方柱状沉积物微塑料的垂直分布趋势基本一致,表面三层(0-15 cm)微塑料丰度最高,在部分柱状沉积物的50-100 cm层也发现了微塑料的存在,这可能是由于生物扰动导致微塑料向下迁移或者取样和加工过程中的污染。(3)初步评估了我国海岸带沉积物微塑料的潜在生态风险,污染负荷指数法和潜在生态风险指数法表明,我国海岸带沉积物中微塑料污染属于危险Ⅰ级,轻度污染。微塑料聚合物危害风险评估法表明不同区域存在不同的风险等级,南北方没有明显的分布规律,大部分处于Ⅱ级风险区域。在河北滦河口和广西山口处于Ⅴ级风险区域,这主要与沉积物中微塑料聚合物风险分数有关,其中PAN聚合物权重较高。在福建福鼎,虽然其微塑料聚合物有5种类型,但仍然处于Ⅱ级风险区域,主要原因是虽然聚合物类型多,但是高风险分数的聚合物较少。当前对于微塑料生态风险评估还没有完善的标准和方法,各类方法适用性还有待提高,今后可以提出统一标准的微塑料生态风险评估方法,进一步发展成为科学合理的生态评估方法。

关键词： 微塑料   丛枝菌根真菌   蚯蚓   辣椒   低密度聚乙烯  

摘要： 集约化蔬菜种植导致以地膜为主的大量塑料垃圾进入土壤环境中,引发了人们对微塑料（microplastics,MPs）污染问题的广泛关注,如何降低土壤MPs污染对作物生长的胁迫作用成为农业可持续健康发展的迫切需要。在土壤生态系统中,丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌和蚯蚓在改善植物营养水平和增强植物抗逆能力等方面均有重要作用,两者应具有联合应用潜力。本文以微米级的聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate,PET）和纳米级的低密度聚乙烯（low-density polyethylene,LDPE）为研究对象,首先比较投加不同剂量（0.1%和1%）MPs对土壤AM真菌多样性及辣椒生长的影响,然后探究土壤灭菌条件下接种蚯蚓与AM真菌协助辣椒应对MPs污染的联合作用,最后研究MPs污染土壤中接种蚯蚓对土著AM真菌减毒功能的调控效应。主要研究结果如下:（1）剂量试验结果显示,投加1%MPs导致土壤化学性质发生明显变化,同时对AM真菌群落结构、多样性、侵染率以及辣椒生长均产生显著不利影响,而投加0.1%MPs对土壤AM真菌与辣椒生长的影响相对较小;PET和LDPE的效应之间也存在一定差异,其中LDPE对土壤-辣椒生态系统的破坏性更为突出。（2）互作试验结果显示,投加0.1%LDPE于灭菌土壤中,接种蚯蚓（赤子爱胜蚓）有利于所接种AM真菌（Funneliformis caledonium）在土壤中的定殖及对辣椒根系的侵染,两者在提高土壤碱性磷酸酶活性、改善植物磷营养、降低MPs植物生物毒性以及提高辣椒植株生物量和果实产量方面具有互作或联合效应。（3）调动试验结果显示,MPs污染条件下接种蚯蚓对土著AM真菌群落结构及多样性产生一定积极影响,其中LDPE污染土壤AM真菌物种丰富度和香农指数均显著升高,而辛普森指数和皮卢均匀度也趋于升高;同时显著提高AM真菌种群丰度、侵染率和土壤碱性磷酸酶活性,进而改善宿主植物的生理状况。综上,MPs污染会对土壤AM真菌群落结构、多样性以及蔬菜生长产生不利影响,输入水平越高、抑制作用越明显。接种蚯蚓对缓解MPs的植物生物效应和改善辣椒生长具有正效应,其在调动和发挥土著AM真菌生态功能方面具有积极作用。鉴此,本研究为MPs污染菜地土壤的安全利用提供了科学依据。

关键词： 微塑料   淀山湖   太浦河   污染分布   形态-粒径-颜色-聚合物特征   潜在风险  

摘要： 微塑料(Microplastics,MPs,粒径小于5 mm的塑料颗粒)是一类疏水性强、比表面积大和难被降解的新型污染物。由于其颗粒小、数量大,广泛分布于海洋、湖泊、河流、土壤、沉积物和生物中,近年来受到国内外关注。2015年微塑料问题已被列为环境与生态科学领域亟待研究的第二大科学问题。尽管目前超过96%的微塑料研究集中在海洋生态系统,然而约80%的海洋MPs被认为是来源于陆域系统。作为初级及次级MPs重要的“源”和“汇”,河流和湖泊是MPs迁移转化及入海传输的重要渠道,更是受人类活动和物质运输影响的重要区域。目前针对微塑料在地表水环境中调查尤其是饮用水源区污染赋存和生态风险评价的数据非常有限。因此本研究以淀山湖和太浦河为研究对象,通过HO消解过滤-体视镜拣选考察了淡水环境中MPs的丰度、粒径、颜色和形态。应用傅里叶变换红外显微光谱仪(μ-FTIR)对聚合物进行定性分析。探明了流域微塑料的污染负荷、空间分布、组成特征和生态风险。在方法学和基础数据方面为MPs的环境行为和生态风险评价提供科学参考。本文主要研究结果如下:(1)淀山湖西纳太湖,东达黄浦江,是上海市最大的天然淡水湖和区域重要的饮用水源保护区。基于“源-汇”设计,本研究对淀山湖18个采样点表层水进行了调查研究。结果显示,微塑料100%被检出,表层水中微塑料的丰度范围为0.58-5.38 items/L,平均值为1.96±1.08 items/L。位于近生活区采样点的微塑料丰度(2.49±1.26items/L)显著高于风景区(1.54±1.28 items/L)和农田区(1.17±0.43items/L)。另外,出湖口采样点的微塑料丰度(3.57±2.16 items/L)显著高于入湖口(2.12±0.58 items/L)及其他位置(1.50±0.73 items/L),表现出明显的空间分布差异。纤维是最常见的微塑料形态(88.0%)、“小粒径”(<0.5 mm)和“黑色”微塑料占据主导地位,分别占比56.4%和57.9%。聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)是最主要的聚合物类型,占比72.9%。其次为聚乙烯(Polyethylene,PE,11.9%)和聚丙烯(Polypropylene,PP,3.81%)。不同采样点微塑料的形态-粒径-颜色-聚合物赋存特征指示其潜在污染来源(纺织品的洗涤、渔业活动及农用地膜使用)。与长江口其他研究相比,淀山湖地表水微塑料的污染风险处于轻微水平(污染负荷指数PLI<10),但这些微塑料会通过黄浦江-长江口排入东海,由此带来的生态风险是持续且积累的,需要进行长期的监测。本研究评估了淀山湖水域的微塑料污染现状,为补充水生生态系统中的微塑料潜在风险提供科学依据。(2)太浦河依次流经江苏、浙江和上海,因其独特的产业结构特征,聚集了众多纺织印染企业,是太湖流域水质和生态评估的重要组成部分。基于微塑料的迁移特征,本研究对太浦河13个采样点的表层水(水面下0-15 cm)和底层水(河床上0-15 cm)样本开展监测,对微塑料丰度、形态、粒径、颜色和聚合物类型进行分析。结果显示,微塑料颗粒广泛存在于表层和底层水域,检出率100%。其丰度范围分别在0.65-6.07 items/L和0.30-3.63 items/L之间。T检验发现表层水(2.74±1.53 items/L)的微塑料丰度显著高于底层水(1.65±1.02items/L)(t=5.42,p=0.0240)。ANOVA检验发现纺织工业区水域的微塑料(4.87±1.08 items/L)丰度最高,显著高于生活区(2.68±1.40items/L)、风景区(1.99±0.51 items/L)和饮用水源区(1.65±0.64 items/L)(F=14.6,p<0.001),表现出明显的空间赋存差异。纤维是最常见的微塑料形态,占表层和底层微塑料的87.2%和81.4%。另外,0.1-0.5mm的微塑料(表层和底层占比分别为46.7%和45.8%)和透明微塑料(表层和底层占比分别为50.0%和47.4%)占据主导地位。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为涤纶的原料而广泛应用于纺织行业,分别占太浦河表层和底层水体微塑料的71.4%和59.7%,且以“纤维”形状为主,进一步反映出纺织废水是太浦河微塑料污染的主要来源。此外,聚醋酸乙烯酯(Polyvinyl acetate,PVAC)作为织物涂层和树脂基质常用于制造无纺布,首次在流域范围内被检出,其在表层和底层水样不同聚合物中占比分别为6.72%和2.98%。与长江口其他研究相比,太浦河表层和底层水的微塑料风险指数(H)分别为94.2和263,表层和底层水的污染负荷指数PLI分别为0.122和0.071,

关键词： 微塑料   东海   源   汇   空间分布   输运特征  

摘要： 随着全球塑料产量呈现不断递增的趋势,越来越多的塑料垃圾也通过河流进入海洋。这些塑料垃圾在进入海洋后会伴随着复杂的物理化学变化而降解成微塑料碎片。微塑料已经被认为是一种存在于各种环境中的新型污染物,进入水生环境的微塑料会漂浮或悬浮甚至沉积在海洋中,在海洋各分层广泛存在,并且高浓度的微塑料已被证明对水生生物具有危害,这对河流以及海洋生态系统造成了巨大威胁。长江已被公认为全球最大的污染物排放源,大量的塑料垃圾通过长江沿岸的工业园区以及污水处理厂排放入东海。这些微塑料垃圾在东海的复杂的水动力因素混合作用下呈现出不同的空间分布规律,因此研究从长江排放到东海的微塑料颗粒并建立输运数值模型对海洋的污染物环境治理能提供理论参考和依据。本文基于SCHISM海洋模式建立了从长江入海口流域到东海海域的三维水动力模型,考虑了入海径流、风速、潮汐以及洋流等水动力因素的影响。通过与实测的温度、盐度、潮汐和潮流数据与水动力模拟结果进行对比验证。结果表明该海洋模型的精度复合要求,可以很好的捕捉研究区域的三维水动力特性,为微塑料输运扩散模型提供了基础水动力场。本文通过结合拉格朗日粒子跟踪法对从长江入海口流域释放的微塑料粒子进行跟踪,探究其在东海中的丰度空间分布,并于实际观测东海表层水体的丰度数据进行验证。通过反向粒子追踪找到了潜在的污染源,从而在长江口、杭州湾和南通沿岸设置微塑料颗粒释放点源,并与观测数据进行了比较验证。在微塑料污染模型正确的基础上,对不同季节的释放的漂浮微塑料颗粒进入东海的分布特征和输运规律进行了预测。结果表明,东海中微塑料颗粒的分布格局存在明显的季节差异,大量的微塑料会积聚舟山渔场中,可能对其海域的水生生物产生一定的负面影响。本文还按照微塑料独特的自身物理特性对应不同的沉降速度分为漂浮微塑料和悬浮微塑料,研究了不同沉降速度下微塑料的季节分布和微塑料在长江入海口流域中的垂直分布,结果表明:沉降速度越大的微塑料更容易沉积在东海近岸水域,并证实了并非所有来自长江口的塑料颗粒都可以转移到海洋中,而是沉积在河床底部。这项研究为更全面地评估微塑料从河口到外海的运输提供了线索。