关键词： 太湖流域   农业面源污染   污染控制技术   微塑料   赋存特征  

摘要： 太湖流域经济发达,水环境问题突出,是我国十大重点污染治理的流域之一。本研究以太湖流域农业面源污染控制技术和示范工程为对象,梳理归纳“十一五”至“十三五”期间已有农业面源污染控制技术成果,并开展后续跟踪评估研究;在系统研究其对传统污染物的去除效果的基础上,探讨技术应用的长效性规律;同时,研究太湖流域农业面源污染中新型污染物（微塑料）的赋存特征以及典型农业面源污染控制技术对其截留效应,为太湖流域水环境污染深度治理及新型微塑料污染物的工程控制研究提供技术支撑和储备。论文主要结论:（1）太湖流域农业面源污染控制技术评估结果表明:（1）经几种典型种植业面源污染控制技术处理后TN去除率为20.0%～70.0%,TP去除率为40.0%～90.0%,COD去除率为20.0%～50.0%;经几种典型养殖业面源污染控制技术处理后TN去除率为50.0%～92.0%,TP去除率为65.0%～98.0%,COD去除率为40.0%～90.0%;经几种典型农村生活污水污染控制技术处理后出水满足农村生活污水处理设施污染物排放一级标准,农家乐处理后出水达到城镇污水厂污染物一级B排放标准。种植业、养殖业和农村生活污水污染控制从总体上来讲,技术研发初期、运行1-2年后出水均满足技术考核要求。（2）从现场实际运行情况来看,太湖流域大多数农业面源污染控制示范工程运行良好且得到了很好的维护,极大的减少了氮磷营养盐及COD的浓度;但仍有部分示范点监管不到位、缺乏后期维护导致项目停运,部分地区农村生活污水已纳管接入城镇污水处理厂进行处理。（2）太湖流域人类活动越密集、产业越发达的地方,地表河流、湖泊中的微塑料含量越高。所有微塑料样品中条状、片状、颗粒状分别占58.8%、26.5%、14.7%,各个采样点中微塑料的形态均以条状为主。微塑料样品中粒径小于等于2.00 mm的微塑料含量最多,占83.3%,且人流量大、塑料制品使用量多的地方容易产生大粒径微塑料。所有微塑料样品中,聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）含量最多,占42.0%,其次为PP,占14.0%。（3）太湖流域农业面源污染控制过程中进水微塑料浓度远高于太湖流域其他水体10.00个/（5L）;其中太湖流域养殖业面源污染控制技术进水微塑料浓度最高,平均为58.33个/（5L）;农村生活污水其次,为33.00个/（5L）;种植业最低,为14.50个/（5L）。经典型种植业、养殖业和农村生活污水面源污染控制技术处理后微塑料去除率分别为47.1%、67.8%、63.1%。太湖流域农业面源污染控制过程中进水微塑料形态主要为条状,远高于其他形态（片状和颗粒状）。微塑料粒径主要集中在2.00 mm以下,其中养殖业面源污染中微塑料粒径最大,为0.01 mm～2.80 mm,其次为农村生活污水（≤2.00 mm）,种植业中最低（≤0.80 mm）;且各个污染控制技术出水中微塑料粒径普遍小于进水。种植业面源污染控制技术进出水中微塑料均以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、赛璐酚（Cellophane）为主;养殖业面源污染控制技术进水中微塑料以PET、聚丙烯（PP）、PE为主,出水以PET、PE、Cellophane为主;农村生活污水污染控制技术进出水中微塑料主要由PET、PP、PE、Cellophane组成,但不同地区、不同技术中微塑料分布均有一定差异。

关键词： 红树林   沉积物   微塑料   负载   多氯联苯  

摘要： 微塑料以粒径小、质量轻、比表面积大为特征,其表面容易负载重金属和有机污染物,可吸附环境中的微生物,亦可作为环境中毒害污染物迁移与传播的载体。因此,基于微塑料及其负载的有机污染物的研究在环境科学领域已被广泛关注。红树林生态系统作为微塑料和持久性有机污染物多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)共同的“汇”,沉积物中的微塑料作为一种环境介质可与PCBs进行相互作用,但形成这种相互作用的因素目前还尚未阐明。针对这一科学问题,本文选取亚热带(雷州半岛)和热带(海南岛)海岸线分布最广泛和独特的红树林生态系统为研究对象,旨在揭示红树林沉积物中微塑料负载PCBs的污染特征。本文通过对该区域的17个红树林沉积物样品中PCBs、微塑料及其负载PCBs的分布特征进行了研究,采用气相色谱质谱联用仪测定沉积物中PCBs的分布特征以及微塑料上负载PCBs的分布特征,采用显微共聚焦拉曼光谱仪鉴定微塑料种类类别。根据同系物组成结构,采用主成分分析、相关性分析等方法,分析了PCBs的来源及其生态风险;根据采样点附近环境影响因素,判断微塑料的主要来源;根据沉积物中PCBs的量,证明了微塑料在红树林沉积物是负载PCBs重要载体,为后续PCBs在红树林中微塑料-沉积物的迁移转化提供新的视角。本文主要研究结果如下:(1)雷州半岛和海南岛红树林沉积物中测得微塑料的丰度范围为135.00-738.00 items/kg(干重,dw),在其西海岸沉积物中所收集微塑料的丰度范围(平均丰度550±65.00 items/kg)比东海岸(平均丰度239±35.00items/kg,dw)高。根据拉曼光谱分析,聚丙烯(PP)占比最高,其次是聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)。各采样点的微塑料特征如下:纤维状的微塑料为其主要形状;1-5 mm的微塑料为其主要尺寸;而透明色和白色为微塑料的主要颜色。通过分析发现,红树林沉积物中总有机碳越高,微塑料的丰度越大。(2)雷州半岛和海南岛红树林沉积物中共检出8种主要PCBs的同系物,含量范围为9.80-13.91 ng/g(dw),平均含量为12.17±1.32 ng/g,在所有同系物中四氯联苯对全部PCBs的贡献相对较高(占26.59%)。PCBs含量符合我国海洋沉积物质量标准的第一类标准,基于沉积物质量基准法的生态风险评价结果显示,该研究区域的红树林沉积物中的多氯联苯污染几乎没有生态风险。(3)本研究首次证明了在红树林沉积物中微塑料是负载PCBs的重要载体,其负载的量(平均含量为41.64±11.15 ng/g)远远高于沉积物中PCBs(平均含量为12.17±1.32 ng/g)的量,故红树林沉积物中微塑料对PCBs的吸附能力可能被低估;沉积物中微塑料负载PCBs的含量是与微塑料的形貌(纤维和泡沫)以及微塑料的类型(PP和PE)呈显著正相关(p<0.05)。通过聚类分析发现其中负载PCBs的微塑料形貌(碎片和纤维)可能来自生活污水以及渔业活动;聚类分析还显示负载PCBs的微塑料形貌(薄膜和泡沫)与高氯代和低氯代的PCBs同系物之间存在相关性。

关键词： 黄河流域   微塑料污染   法律防治机制  

摘要： 随着全球微塑料污染的蔓延和加剧,人们对微塑料污染问题的关注从海洋逐渐追寻到陆源水体,至此陆上流域的微塑料污染问题走入了人们的视野,众多大河流域内的微塑料污染问题慢慢被人关注和认识。黄河是中华民族的母亲河,重要性不言而喻。在2019年,“黄河流域生态保护和高质量发展”成为我国国家战略,中央及沿黄九省区都高度重视黄河流域的生态保护和生态治理,流域内的微塑料污染问题也映入了人们的眼帘,我国开始萌发了关注和治理黄河流域微塑料污染的萌芽。截至目前,我国在探索治理黄河流域微塑料污染的法治道路上有了一定的认识,取得了初步的收获,但距离有效治理的美好目标还非常遥远,道阻且长。良法是善治的前提。目前,我国黄河流域微塑料污染问题的法律治理、法治保障研究还处于起步阶段,黄河流域微塑料污染防治法律机制方面的研究匮乏,很多实质性问题有待认识和深入研究。经过调查发现,黄河流域在微塑料污染防治上存在法律机制不足的现实困境,导致出现黄河流域微塑料污染防治的法律监管机制尚不完善、企业微塑料污染防治机制存在不足、微塑料污染防治协作治理机制不健全等现实问题。介于此紧迫现状,文章关注黄河流域微塑料污染防治法律问题,深入探究微塑料与微塑料污染,细致分析黄河流域微塑料污染防治现状,探析出黄河流域微塑料污染防治的本质问题,并面对现实问题、响应时代所需,大力开展黄河流域微塑料污染防治法律机制研究,进一步学习其他国家在微塑料污染防治方面的先进经验和优秀成果,并结合黄河流域自身微塑料污染的实际情况,从健全法律监管机制、强化企业责任、健全协作治理机制三大方向出发,提出完善黄河流域微塑料污染防治法律机制的相关对策,力求通过法律机制解决黄河流域微塑料污染问题,为实现黄河流域微塑料污染防治的美好愿景提供有益的探索。

关键词： 微塑料   PSF   混凝   工艺参数  

摘要： 塑料制品虽然已成为人类生活中不可或缺的东西,但它们会向环境释放微塑料。微塑料一般是指尺寸＜5mm的塑料,对动植物及生态环境都有一定的危害性,微塑料污染也成为目前急需解决的问题。基于聚硅铁（PSF）的优异混凝沉降性能,本研究以模拟地表水、模拟生活污水和实际污水为实验水样,以聚合氯化铝（PAC）为对比研究了PSF混凝去除尼龙66（PA66）及混合微塑料（混微）的效果,考察了投药量、p H及PA66和混微含量对去除效果的影响,同时借助显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和纳米粒度仪对混凝絮体进行微观特征分析,然后应用响应面法对工艺参数进行优化实验,最后对PSF去除微塑料的混凝机理进行了简单探讨。研究结果如下:对于模拟地表水,投药量为0.14 mmol/L时,PSF对PA66及混微的去除率分别为92.8%及89.7%;水样p H在5～10时,PA66去除率均在80%以上,随p H值的升高,PSF对PA66的去除效果提高;随PA66含量的增加,其去除率增加。对于模拟生活污水,PSF去除PA66的较佳投药量为0.009 mmol/L,去除率为90.7%,去除混微的较佳投药量为0.007 mmol/L,去除率为87%;水样p H为6～10时,PA66去除率均在89%以上,且p H值越高,PA66去除率越大;同样地,PA66含量越大,其去除率越大。对于实际污水,较佳投药量为0.14 mmol/L时,PSF对PA66及混微的去除率分别为87.9%及83.3%,但随着微塑料含量的增加,去除率增长并不明显,这可能是由于实际污水成分较复杂并且含有的有机物质种类较多,PSF可能会优先与其他有机物质发生反应,再加上随着水中微塑料含量增加,相同投药量下的PSF去除效果有限,从而导致微塑料去除率增长不明显。上述三种水样中,相同投药量的PSF去除PA66和混微的性能均优于PAC。在优化混凝工艺条件实验中,通过单因素实验确定了较佳的混合速度为300 r/min,混合时间为1 min,絮凝速度为70 r/min,絮凝时间为8 min。通过响应面法工艺优化实验可知:混合速度的作用、投药量与混合速度的交互作用和混合速度与絮凝速度的交互作用均较显著,最佳的混凝工艺条件如下:投药量0.009 mmol/L,混合速度337.2 r/min,絮凝速度79 r/min,预测PA66去除率可达92.2%。通过普通显微镜及SEM的图像,与PAC所形成的絮体相比,PSF的絮体结构更紧密、尺寸更大且边界更清晰,且表现出更优异的混凝沉降性能。随着PSF投药量的增加,Zeta电位逐渐增加。结合PSF絮体结构、物理化学性质以及Zeta电位变化,表明实际混凝过程中,电中和、卷扫网捕和吸附架桥等机理的综合作用促进了微塑料污染的去除。

关键词： 海洋微塑料   知识图谱   自训练算法   ALBERT   双向长短期记忆网络   条件随机场  

摘要： 海洋占据了地球的绝大部分,地球一半以上的氧气都由生活在海洋中的浮游植物所产生,且海洋作为地球食物链不可分割的重要一环,为全球数以亿计的人口提供了赖以生存的食物资源,还有逾千万人依靠海洋渔业和旅游业就业,海洋资源的健康与人类生存息息相关。目前海洋塑料污染虽然危害大,但各国已经在推行积极的措施用以解决相关问题,而海洋微塑料并未引起足够的重视。由于微塑料肉眼无法观测,且不受体积的限制,因此污染范围不仅遍及内地水域、湖泊以及深海,甚至海洋食用品中还能被检测出微塑料污染物的存在,这种难以被察觉的污染对海洋浮游植物以及人类生命健康都造成了无法估量的危害。中共十八大以来,中共中央高度重视海洋强国的建设,更强调了海洋环境健康的重要性和发展智能海洋的必要性,因此采用科学的方法分析海洋微塑料污染能够对海洋生态风险评估起到重要作用。近年来,海洋微塑料污染逐渐引起了各国学者的注意,但相关研究多集中于成分分析与调查研究方面,而且当前针对海洋中微塑料的分析方法并不完善,分析结论也多以新闻、文献等较为离散的信息形式呈现。这种对于待分析区域的调研工作虽然能够直接反映出某地的微塑料详细信息,但耗时耗力,进展缓慢。因此如何将海洋微塑料相关的离散化信息转变为可被直接利用的知识数据成为当前领域亟需解决的问题。知识图谱通过将离散的数据链接起来形成网状知识结构,不仅能够帮助研究者发现数据之间的隐含关系,还可以实现可视化的表达,有助于研究者的进一步分析。基于此,本文将知识图谱与海洋微塑料研究领域相结合,通过模式层与数据层两个方面探究了海洋微塑料知识图谱构建工作,总结如下:(1)针对知识图谱模式层的构建工作,本文进行了本体、实体类型以及关系类型的定义。本体定义中,本文选择中国知网、维普数据、万方数据以及Web Of Science等代表性的文献数据库作为主要数据来源,并获取海洋微塑料相关文献的文本摘要。为高效获取文本中与海洋微塑料相关的实体名称,从而构建海洋微塑料本体,本文提出TF-IDF-PMI方法。首先将摘要分词后选用词频-逆文档概率与点互信息结合的方法进行海洋微塑料相关词汇的频率统计,再将微塑料领域研究专家的理论概述作为重要判断依据来筛选高频词汇,从而生成海洋微塑料本体。通过已定义的本体分支,进一步确定了海洋微塑料相关的实体类型,以及各实体间存在的关系类型。(2)针对知识图谱数据层的构建工作,本文提出SMMNER实体识别模型,对数据集进行海洋微塑料相关实体的识别。由于海洋微塑料预料库规模量较小,为加快模型训练速度,提高模型识别能力,本文提出SMMNER模型,选取轻量级的预处理模型ALBERT进行句子文本的嵌入表示,采用双向长短期记忆网络与条件随机场学习特征表示以及生成实体预测标签。由于人工标注耗时耗力,不利于大量数据的标注,因此本文提出一种基于自训练算法的半监督海洋微塑料实体抽取方法,利用该模型进行知识实体的抽取,构成海洋微塑料知识图谱的数据层。(3)根据模式层与数据层进行海洋微塑料知识图谱的构建,流程分为数据获取阶段、数据处理阶段、知识处理阶段以及图谱可视化及应用阶段。在数据获取阶段中,通过合并翻译后的英文文献与中文文献构成原始数据;在数据处理阶段中,通过数据增强、去重等操作对原始数据进行预处理后生成数据集,并进行命名实体识别处理以及实体间关系定义来获取实体与实体间的关联关系;知识处理阶段将获取的两两实体及其关系组成(头实体-关系-尾实体)形式的三元组,并对重复的头实体或尾实体进行融合操作,最终形成海洋微塑料知识图谱,并选用Neo4j图数据库进行图数据的存储;在图谱可视化及应用阶段中,本文将Flask框架与ECharts工具结合,进行应用平台的搭建以及图谱数据的动态展示。通过构建海洋微塑料知识图谱,能够将离散的信息关联起来,对于海洋微塑料来源分析、政策制定、学术研究等起到关键推动作用,有利于实现海洋生态风险的高效评估及防范。

关键词： 微塑料   聚苯乙烯   聚对苯二甲酸乙二醇酯   铜   吸附特性  

摘要： 近年来,人们越来越关注微塑料污染问题,以及微塑料在环境中吸附和运输其他污染物的潜力,其中,海洋微塑料对共存重金属污染物的吸附特性还有待进一步探究。因此,本研究选择聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为典型微塑料污染物,在模拟海水实验条件下探究两种微塑料对重金属铜（Cu）的吸附行为,并考察了各种外在环境因素（温度、p H、盐度、共存离子）及微塑料高温老化处理后对铜离子吸附性能的影响。结合吸附动力学、等温吸附模型、热力学分析以及微塑料表征分析等手段,进一步揭示了微塑料对重金属铜的吸附特性与机理,为探究海洋微塑料与重金属污染物的相互作用提供理论依据,对深入了解微塑料在真实海洋环境中的迁移转化过程、界面行为及其载体作用具有重要意义。本文所得出的主要结论如下:（1）研究发现PS和PET微塑料颗粒的不同添加量对Cu2+的吸附行为有明显的影响,本研究中吸附实验选择了2 g/L为最佳微塑料用量。不同类型以及不同粒径的微塑料对Cu2+的吸附量顺序依次是PET-25μm>PS-25μm>PET-180μm>PS-180μm,小粒径的微塑料颗粒具有更强吸附能力,PET对Cu2+的吸附亲和力比PS颗粒相对强些。（2）准二级动力学和Freundlich等温模型可以很好地拟合Cu2+在PS和PET微塑料上的吸附行为,吸附过程可能包括颗粒内外扩散机制、多层吸附和静电相互作用,其中物理吸附是吸附过程的主要机制。热力学分析表明吸附过程是吸热自发进行的,温度的升高有助于提高PS和PET微塑料的吸附能力。（3）PS与PET微塑料对Cu2+吸附性能在溶液的p H为7时最好,高盐度的条件显著地降低了两种微塑料对Cu2+吸附容量。在共存体系溶液中,铅离子(Pb2+)的存在对Cu2+在PS和PET微粒上的吸附行为有明显的影响,证实了它们之间存在吸附竞争效应。（4）PS与PET微塑料在不同环境介质中暴露高温老化处理后,表面形貌变得更粗糙,结晶度降低,且表面一些官能团的红外光谱强度发生变化。老化处理提高了微塑料对重金属铜的吸附能力,其中在空气介质中高温老化后的PS与PET微塑料对重金属铜具有更强的吸附亲和力。

关键词： 微塑料   老化   有机污染物   吸附  

摘要： 微塑料作为一种新型污染物在环境中普遍存在,并因其对有机污染物的携带作用而受到广泛关注。进入自然环境中的微塑料受到机械磨损、太阳辐射、化学氧化等作用而发生老化,自身的物理和化学特性会发生改变,进而对其环境行为产生影响。本文选用两种不可降解微塑料聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)和一种可降解微塑料聚乳酸(PLA)作为吸附剂,两种性质结构不同的有机污染物双酚A和菲为吸附质,研究原始和老化微塑料对污染物的吸附行为变化。为探究不同水环境条件对微塑料老化的影响,实验中设置的老化条件为:将微塑料放置在两种不同的介质溶液(p H值为6的溶液和硝酸钠溶液)中,在500W汞灯下持续照射60h。通过对原始和老化微塑料的微观表面形态、元素组成、表面官能团、结晶度和聚合物的非晶态域表征实验,对比原始和老化微塑料物理化学性质的变化,发现老化均增加了三种微塑料的表面粗糙度,而不同微塑料之间或在不同介质溶液中老化的的同一种微塑料,其表面极性、官能团、结晶度和玻璃化转变温度的变化不尽相同。本文通过吸附热力学实验和吸附动力学实验,研究老化对微塑料吸附污染物的影响,结果表明吸附热力学行为能够被Frendlich和Langmiur模型拟合,吸附动力学行为能被准二级动力学方程拟合。结合模型拟合参数与吸附等温线和吸附动力学曲线,发现不同微塑料的老化对同一种污染物的吸附、同一微塑料的老化对不同污染物的吸附性能均呈现差异性,这归因于其老化后的特性,如比表面积、疏水性、含氧官能团、结晶度等的不同变化。同时,本文探究了硝酸根离子对微塑料老化后吸附有机污染物的影响,实验发现由于硝酸根离子能够促进酚类有机物在水体中的光解反应,使双酚A在与微塑料的混合溶液中含量降低,从而导致在硝酸钠溶液中老化后的微塑料比原始微塑料和在p H6溶液中老化的微塑料对双酚A的吸附量更低。

关键词： 聚苯乙烯纳米塑料   得克隆   镉   毒性   水生植物  

摘要： 微塑料通常是指直径小于5 mm的塑料颗粒或碎片,是一种全球性的新型污染物。微塑料污染已成为国内外广泛关注的环境问题之一,近年来,国内外学者相继开展海洋中微塑料的污染调研和毒理学研究,而对于淡水环境中的微塑料的研究方兴未艾。淡水环境中的微塑料主要来源于陆地(风力、地表径流和地下水径流等)和污水处理厂,因此淡水环境通常被视为微塑料的汇。除此之外,水环境中还含有多种有毒污染物(如:重金属、药物和持久性有机污染物等),微塑料可以吸附水中这些有毒物质,并携带其在环境中进行传输,但是有关微塑料与污染物的相互作用对水生植物影响的报道较少,且微塑料与污染物的复合作用对水生植物的影响尚不明确,因此本文进行了聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)与双(六氯环戊二烯)环辛烷(得克隆,DP)/镉(Cd)对两种水生植物的毒性研究。PSNPs与DP对小球藻的毒性试验表明:试验结束后,PSNPs对小球藻的最大抑制率为13.28%;染毒后,小球藻细胞内活性氧(ROS)含量,超氧化物歧化酶(SOD)活性,和丙二醛(MDA)含量显著提高,这表明小球藻处于氧化应激状态;在PSNPs胁迫下,小球藻光合作用系统受到破坏,表现为叶绿素含量和最大光化学量子产率的显著降低,这可能与水藻细胞产生了过量ROS有关;小球藻的代谢组学表明,PSNPs可以影响氨酰基-t RNA生物合成与谷胱甘肽代谢途径,因此,PSNPs主要通过诱导产生氧化应激反应和改变蛋白质合成代谢途径对小球藻产生毒性作用。DP对小球藻没有毒性作用,对其在生长、生理和生化方面没有影响,同时,DP也不能引起小球藻代谢谱的改变。与PSNPs单独毒性试验相比,PSNPs与DP的共同暴露下,小球藻的各项生理生化指标没有显著改变,但是,两者的共同作用影响了小球藻更多的代谢途径,因此PSNPs与DP的相互作用对小球藻的潜在毒性增加。在试验24小时后,我们发现PSNPs处理组的水藻发生了严重的团聚作用,SEM电镜照片显示小球藻表面吸附了大量的PSNPs,而DP可以通过刺激小球藻分泌胞外聚合物和增加分散体系的稳定性加剧小球藻与PSNPs之间的团聚和吸附效应。PSNPs与Cd对金鱼藻的毒性试验表明:Cd可以降低金鱼藻的生长长度,使金鱼藻谷胱甘肽(GSH)活性和MDA含量增加;同样,10 mg/L的PSNPs也抑制了金鱼藻的生长,但是对GSH活性和MDA含量没有影响;在Cd和PSNPs共同暴露下,PSNPs缓解了Cd对金鱼藻的部分毒性效应;同时,PSNPs的加入使金鱼藻中Cd的含量明显降低,因此PSNPs是通过降低金鱼藻对Cd的吸收来减轻Cd的毒性。SEM和TEM电镜照片显示,在PSNPs单独暴露下,金鱼藻不能吸收和转运PSNPs,但是在PSNPs和Cd共同作用下,我们发现金鱼藻木质部导管和细胞内聚集了大量的PSNPs,这可能是Cd可以破坏金鱼藻的细胞结构,增加PSNPs进入金鱼藻细胞的可能。本文研究了PSNPs与两种不同污染物的相互作用对水藻的毒性效应,我们发现不同污染物与PSNPs的联合作用,对水藻的毒性不尽相同,因此与PSNPs进行复合作用的污染物不同,会对植物带来不同的制毒机理。本文首次评估了PSNPs与DP的交互作用对小球藻毒性的影响;并探究了PSNPs与Cd对金鱼藻的毒性效应,为评估纳米塑料、得克隆和镉对淡水环境的生态影响提供借鉴。

关键词： 微塑料   青藏高原   生活用水   风险评估   河湖水系  

摘要： 微塑料（MP）是国内外关注的焦点,然而关于内陆偏远地区河流及湖泊微塑料的污染特征研究却比较有限。青藏高原拥有世界上最多的高海拔的湖泊,是亚洲众多河流的源头。本研究选择青藏高原地区的拉萨市、那曲市、昌都市、西宁市等城市作为研究区域。采集了水体、土壤、沉积物、水源地、污水处理厂、饮用水的样品,并对以上样品微塑料的污染特征进行了初步研究。利用聚合物危害指数（PLI）、污染负荷指数（PHI）、潜在生态风险（PERI）、生物危害生态风险（RQ）评价模型对青藏高原地区微塑料污染进行了初步的风险评估。（1）本研究区域的水、土壤和沉积物检出的微塑料丰度范围分别为565-11865个/m3、59-531个/Kg、59-684个/Kg。拉曼结果表明聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是检出最多的塑料种类;在形貌方面检出微塑料中数量最多的是纤维状MP。拉萨地区2021年采集的样品检出微塑料的丰度以及种类均高于2020年。相关性分析结果表明各城市受微塑料污染程度与人口、总产值和三大产业显著正相关。（2）本研究各城市污水处理厂的出口相较于入口检出微塑料的丰度、种类和尺寸都有不同程度的下降;污水处理厂附近河流的上游检出微塑料的丰度低于下游。PP和PET是水源地检出最多的塑料种类。所有地区水源地和终端饮水都检出了大量的小于500μm的纤维状MP,且各地区饮水检出的微塑料丰度普遍低于水源地,但小型村落居民的饮水受微塑料污染的程度要高于城市居民的饮水。（3）同一区域使用不同模型评估的结果之间存在差异。综合各城市的模型结果表明拉萨地区微塑料造成的风险水平较高。PLI模型评估结果显示整个研究区域都属于低风险,PHI和PERI模型的评估结果都表明各样点之间的风险等级存在从Ⅰ到Ⅴ的较大跨度。生物危害生态风险评估模型根据邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）的检测结果表明了仅有四个样点对藻类存在中等风险外,其余区域的微塑料污染对鱼类、贝类和藻类的风险商都属于低风险。

关键词： 东亚三角涡虫   微塑料   再生   毒性   干细胞  

摘要： 背景:自20世纪50年代以来,塑料的发明给人们的生活带来了极大的便利。到目前为止,全球已经至少消耗了近百亿吨塑料,其中每年约有134000吨塑料被排入海洋。随着时间的推移,塑料在水中会以不同的方式被研磨成微小的塑料颗粒,如机械作用、生物降解和太阳辐射。小于5 mm的塑料颗粒被称为微塑料,而1-100 nm的尺寸则被称为纳米塑料。微塑料在环境中分布广泛,成分复杂,是一种持久性有机污染物,对人类与动物的健康具有极大的潜在威胁已经成为了严重的公共卫生问题。因此该问题逐渐引起各国学者的关注研究。近年来,人们从鱼类、植物、细菌等方面对微塑料的毒性进行了研究,包括胃肠道损伤、神经系统紊乱、能量代谢、行为异常、内分泌紊乱、氧化应激、DNA损伤等。已有研究发现微塑料在人体血液内也有分布,甚至包括孕母胎盘和婴幼儿内脏。婴幼儿身体各项系统和器官处于快速发育的阶段,在这期间干细胞发挥极为关键的作用。微塑料是否会损伤干细胞的生理功能鲜有研究。一般而言,聚苯乙烯微塑料(Polystyrene microplastics,PS-MPs)是其中分布最为广泛的微塑料种类之一。我们选择日本东亚三角涡虫(***)作为研究干细胞的模式生物,通过将不同粒径的聚苯乙烯微塑料喂食涡虫,评估微塑料对其再生能力和生长能力的影响。方法:1.涡虫培养与微塑料暴露:,选取4-5 mm长的ZB-1系无性繁殖涡虫禁食7天以排除肠道内容物对实验的影响。使用3种不同粒径的聚苯乙烯微塑料喂食涡虫进行实验。将10μg、50μg和100μg的微塑料与肝匀浆混合成1mg牛肝-微塑料混合物。使用移液枪吸取牛肝-微塑料混合物后转移到带有干净1×Montjuic培养基和涡虫的培养皿中。将涡虫和牛肝-微塑料混合物在黑暗中放置1小时后更换1×Montjuic培养基。带有荧光的微塑料与普通微塑料采用相同的方式进行喂食。2.测定涡虫胚芽面积与身体面积:从已经饥饿一周的涡虫中挑取长度一致为4 mm-5 mm的涡虫,在喂食微塑料后使用锋利手术刀在耳廓与口咽之间切除头部,从各组中选出合适的涡虫进行再生实验。在一周的时间内,我们使用荧光体式显微镜每天采集图像一次后采用Image J软件分析。身体面积的测量与胚芽面积的测量方法基本一致。3.石蜡切片和HE染色探索微塑料对涡虫生长的影响。4.流式细胞术法检测涡虫干细胞分群和凋亡:使用Calcein AM和DRAQ5染料染色进行干细胞的分析。使用Annexin V-FITC和Propidium Iodide染料染色进行凋亡的分析。5.测定涡虫组织蛋白浓度,并测定涡虫组织总超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、丙二醛和过氧化氢酶活性。***-q PCR法检测m RNA的表达。7.通过蛋白提取、酶切、液相色谱-质谱串联分析、生物信息分析等,对喂食微塑料的涡虫进行定量蛋白组学的研究,探索涡虫蛋白表达的变化。结果:1.荧光体式显微镜下可以观察到涡虫体内有均匀分布明显的绿色荧光颗粒微塑料。2.再生实验的结果表明,暴露于10μm、1μm和0.1μm粒径的聚苯乙烯微塑料后,涡虫胚芽面积明显减小,具有剂量效应关系。***染色显示喂食了微塑料的涡虫体内食物泡数量减少,且颜色较淡含量较低。4.结果表明微塑料暴露可导致涡虫体内有丝分裂干细胞比例降低。5.涡虫体内的抗氧化酶活性在微塑料暴露初期会有显著的上升,但随后不断下降。而氧化产物MDA则是出现了先增高后下降再升高的趋势。6.组织标记基因在第1周与第3周出现了下调。7.在蛋白测序的结果中我们观察到共有163个差异蛋白,共有61个上调蛋白,102个下调蛋白。根据蛋白组学结果,SMAD4与NCSTN蛋白在暴露于微塑料的涡虫中表达量显著上调,而CTSL1与CYP3A表达量下降。结论:微塑料的暴露会导致涡虫的再生能力和生长水平降低,并且可能是由于其干细胞的数量和增殖分化的能力受损所致。同时微塑料能够抑制涡虫的正常生理凋亡和诱导氧化应激的产生。我们发现不同粒径的微塑料对于涡虫的许多生理功能可能产生影响,例如表皮发育、细胞大小调控与代谢等功能。