关键词： 土壤   微塑料   污染   蚯蚓  

摘要： 粒径在5 mm以下的塑料颗粒被称为微塑料。作为一种新型污染物,由微塑料带来的污染已经成为全球亟待解决的环境问题。由于微塑料具有来源广泛、难降解、易迁移、易被生物误食等特点,环境中微塑料污染及由此可能带来的环境风险受到越来越多的关注。近年来,有关微塑料的研究主要集中在水体环境中,而对陆地环境微塑料污染现状还缺乏深入的了解。为此,本研究以武汉城郊菜地土壤为调查对象,从定性和定量的角度分析微塑料在土壤环境中的存在情况,并采用室内控制实验的方法,研究了微塑料对土壤生物标记物-赤子爱胜蚓的生态毒理效应研究。主要研究结果如下:（1）20个采样点均发现土壤微塑料的存在,其丰度范围在320-12560items/kg,平均丰度为2020 items/kg;其中,城郊公路区土壤微塑料的丰度约为居民区丰度的1.8倍;检测到的微塑料多带有颜色,粒径小于0.2 mm的微塑料占比最大（70%）,检测到的微塑料的主要形状为微珠和纤维,分别占比48%和37%,土壤微塑料主要成分为聚酰胺和聚丙烯,分别占比为32.5%和28.8%。（2）蚯蚓能够摄食并排泄微塑料,且蚯蚓粪便中的小粒径微塑料所占比例较高;28天后,高浓度微塑料暴露下能够对蚯蚓造成体表组织损伤;微塑料能够引起蚯蚓的氧化应激响应,同时刺激神经毒性响应。因此,低密度聚乙烯微塑料能够影响赤子爱胜蚓的正常生长。通过本研究可以发现,菜地土壤中微塑料污染广泛存在。面对长时间土壤环境微塑料的暴露,蚯蚓的健康可能受到威胁。本研究对深入了解土壤环境微塑料污染现状及评估土壤微塑料污染对土壤生物造成的影响提供了理论支持,同时为管控农业塑料制品的使用和塑料垃圾的输入以及土壤微塑料污染的治理提供科学参考。

关键词： 辽东湾   海洋垃圾   微塑料   沉积物   分离浮选  

摘要： 根据UNEP(联合国环境规划署)定义,海洋垃圾是指“海洋和海岸环境中具有持久性的、人造的或经加工的固体废弃物。”海洋垃圾问题已经成为一个全球性污染问题,而海洋微塑料是海洋垃圾重要组成部分。微塑料(粒径小于5毫米)作为一种新型污染物,具有数量多、粒径小、分布范围广且不易降解等特点,在海洋环境中极易被生物误食,可通过食物链传递富集,对海洋生态系统和人类身体健康造成威胁。因此如何将微塑料从环境介质中分离出来以及海洋垃圾和微塑料产生的环境风险已经成为学界研究的热点问题,受到了广泛的关注。因此为了给我国管控海洋垃圾和海洋微塑料提供基础数据支持,本研究设计分离浮选装置建立了分离沉积物中微塑料的方法,并以辽东湾入海河和近海海域为例,初步分析了辽东湾河口区海洋垃圾及沉积物中微塑料赋存特征。主要研究结果如下:在辽东湾近岸海域布设6个长度为5-10 km的调查断面,利用拖网法同时采集海漂垃圾与海底垃圾。调查发现辽东湾近岸海域海洋垃圾主要组分为塑料类、聚苯乙烯泡沫塑料类、织物(布)类、玻璃类、木制品类、橡胶类、其他人造物品等类型,其中塑料类垃圾数量最多,占比约为50.9%,并且海底塑料类垃圾数量占比(62.1%±26.7%)明显高于海面漂浮塑料垃圾个数占比(37.5%±45.8%)。漂浮垃圾平均数量密度为67个/km2,平均质量密度为741g/km2,底层海洋垃圾平均数量密度为19个/km2,平均质量密度为2544g/km2。海洋垃圾约84.9%来源于人类陆地活动,14.1%来源于人类海上活动。基于密度浮选原理,通过自主设计分离浮选装置,确定了以样品预处理、搅拌、超声、浮选溢流、消解、抽滤为主的实验步骤。选取三氯甲烷、氯化钠、加酸配置的氯化锌和未加酸配置的氯化锌4种浮选液,通过实验检测它们对微塑料性质的影响、实际应用效果及对微塑料的回收效果,确定了使用加酸配置的氯化锌溶液为最佳浮选液。使用该浮选液,PP、PC、CA和PET的平均回收率分别为100±0%,100±0%,77.78±6.85%和98.89±1.57%,证明了该实验方法的可靠性。在辽东湾近海海域及两条入海河(双台子河和大辽河)布置了 29个采样点,通过对样品的分析鉴定发现,微塑料在辽东湾河道和近海沉积物中普遍存在。其中,双台子河、大辽河、辽东湾近海中沉积物微塑料丰度分别为392.59±84.07个/kg、407.41±180.11个/kg、189.09±51.85个/kg。双台子河和大辽河中微塑料的丰度均大于辽东湾近海海域。辽东湾沉积物中微塑料以纤维状微塑料最多,颗粒状微塑料最少。微塑料的平均粒径为872.6±676.7μm,有87.06%微塑料粒径小于1500μm。微塑料材质多达30种,以Rayon、PE、PP、PET 居多。本研究通过初步调查辽东湾海洋垃圾和沉积物中微塑料的赋存特征,揭示了研究区域内海洋垃圾和沉积物中微塑料的污染水平和来源,为实现塑料垃圾源头管理和科学评估由海洋垃圾和微塑料带来的生态风险提供了科学方法和数据支撑。

关键词： 养殖水体   沉积物   底栖生物   红树林湿地   微塑料污染   海南岛  

摘要： 微塑料（Microplastics,MPs）是指粒径小于5 mm的塑料微粒,具有难降解、分布广等特点。微塑料在不同的环境介质中的分布、迁移特征及微塑料对生物的影响,已成为全球关注的环境问题。目前,关于海南海水养殖区及红树林不同介质中微塑料的分布特征鲜有报道。本研究通过现场采样、密度浮选、解剖消解、拉曼光谱鉴定等方法,旨在初步研究海南海水养殖区及红树林不同介质中微塑料的分布特征,揭示海南万宁养殖区与红树林中微塑料的污染特征及其主要来源。研究结果丰富了海南海水养殖区及红树林不同介质中微塑料分布的基础数据,为评估海南海水养殖区、红树林湿地MPs的生态风险评估提供理论依据,为MPs的监测防控、治理管控及海岸带保护提供重要的数据支撑和应用基础。具体研究结果如下:（1）海南东部万宁海水养殖区水体中微塑料丰度范围为1150～9650 n·m-3,平均丰度为5272.73 n·m-3;微塑料类型以纤维类为主（91.30%）;微塑料的颜色类型以褐色为主（46.64%）。沉积物中微塑料丰度范围为8～370 n·kg-1,平均丰度为98.36 n·kg-1;纤维类微塑料占绝大多数（96.86%）;颜色以白色（48.06%）为主。两种介质中微塑料粒径均以小于1 mm的类型为主。微塑料组成成分以聚酰胺类（俗称尼龙）为主,聚乙烯类次之。沉积物和海水中微塑料的粒径、形状及成分组成具有相似性。（2）海南红树林沉积物中微塑料丰度为20～66 n·kg-1平均丰度为36.80 n·kg-1,且区域内不同站点间微塑料丰度差异较大。微塑料组成类型以纤维类为主（76.09%）,薄膜类其次（11.96%）,各站点差异较大。微塑料颜色类型丰富,褐色占有较大比例（28.62%）,且各站点间差异较大。红树林沉积物中微塑料主要粒径以小于2 mm的类型为主（86.18%）。微塑料的组成成分以聚丙烯为主（56.25%）。（3）海南红树林共收集到蟹类、双壳类、螺类三大类22种底栖生物。底栖生物体内塑料丰度范围为0.83～12.00 n·item-1,平均丰度为3.90 n·item-1。不同类底栖生物体内微塑料丰度存在很大差异。物种间平均丰度大小顺序为:蟹类(1.11 n·item-1)>双壳类(0.88 n·item-1)>螺类(0.22 n·item-1)。站点间底栖生物体内微塑料丰度差异较大,微塑料组成类型以纤维类为主（80.13%）。颜色类型以褐色为主（37.18%）。底栖生物中微塑料的粒径分布与沉积物有相同的规律,主要以小于2 mm微塑料为主（80.77%）,且随着粒径的增加占比逐渐减少。微塑料组成成分主要为聚丙烯（94.44%）。海南红树林沉积物与底栖生物中微塑料丰度特征具有一定的相似性。（4）海南红树林底栖生物和沉积物中微塑料污染风险水平分别处于Ⅰ、Ⅱ级,需要加以重视并积极探索微塑料管控治理。

关键词： 湖泊   微塑料   时空分布特征   重金属  

摘要： 近年来,环境中微塑料污染与危害引起了世界各国的广泛关注。微塑料可与重金属、持久性有机物或微生物等形成复合污染物,破坏生态系统的稳定性,并且可随着食物链的富集与迁移危害人类的身体健康。然而目前关于微塑料问题的探讨主要汇集于海洋系统,对淡水环境中微塑料的认识不够全面。沉积物是微塑料一个重要的汇聚处,进行淡水沉积物中微塑料的污染研究至关重要。沉积物微塑料主要源于水体,在水动力搅动下沉积物中微塑料可能会重新进入水体中,阐明微塑料与湖水和沉积物中重金属吸附规律意义重大。本文以典型马鞍山城市湖泊（雨山湖和南湖）为研究区域,探索沉积物中微塑料适宜的提取方法,深入研究微塑料的时空分布特征、物理形貌特征、以及来源;利用过硫酸钾热氧化方法老化高丰度微塑料（HDPE和PET）,通过室内模拟实验,分析微塑料对湖水和沉积物中重金属的富集容量和规律,具体结论如下:（1）通过测定和分析湖泊水质基本理化指标,发现雨山湖和南湖水体TCODCr、TN和TP偏高,氨氮浓度较低。总体来说,雨山湖水质处于Ⅲ-Ⅳ类地表水环境标准,而南湖污染严重,属于劣Ⅴ类。利用单因子评价法和内梅罗综合指数法对水质进行评价,结果表明雨山湖四季水体属于轻度污染,而南湖四季均处于中度污染,主要污染物为TN和TP,其春冬季污染较为严重,夏秋季污染状态稍微缓和。（2）利用SEM、体式显微镜和ATR-FTIR发现湖泊四季沉积物中微塑料的成分主要为PE（春夏季较多,分别占比46.43%和44.63%）、PP（秋冬季偏多,分别占比51.73%和53.29%）、PET、PS、PAN、EPDM和PDMS,且微塑料表面均呈现出不同老化程度。此外,春夏季沉积物中微塑料的颜色主要为透明色,而秋冬季主要颜色分别为绿色和红色,四季微塑料形状占比均为纤维类>薄膜>颗粒;粒径处于250-500μm范围内的微塑料比例最高,四季占比分别为春季44.95%、夏季40.76%、秋季53.79%和冬季61.34%。（3）将湖泊水质基本指标与沉积物微塑料含量进行回归比较,发现湖泊沉积物中微塑料与水中污染物有类似的来源,湖泊水质指标TN、TP、NH4-N和内梅罗综合指数值P越高,在一定程度上可反映出湖泊沉积物中微塑料污染状况越严重。结合湖泊周边状况,推测湖泊沉积物中微塑料可能的来源为湖内塑料制品的破碎老化、渔业活动、岸边衣服的洗涤、地表径流以及大气沉降等。沉积物中微塑料的空间分布呈现一定的差异性,人口密度高、交通情况复杂和水上活动频繁等区域微塑料含量较高,阐明了微塑料污染与人类活动密不可分。雨水截流处理、塑料制品不随意丢弃、湖泊洗涤衣服行为减少、限制湖泊渔业和水上活动等措施可缓解湖泊微塑料的污染状况。（4）利用过硫酸钾热氧化法老化微塑料,结果表明:塑料薄膜HDPE粒径减小、表面红色颜色褪去、微观形貌发生变化（裂缝不断增加）、羰基指数上升、比表面积明显高于PET;而塑料瓶PET外貌并无变化,部分微区存在凸起、孔洞和裂缝等,羰基指数呈现先下降后上升的趋势。在实验室进行模拟老化微塑料与湖水和沉积物中重金属吸附过程,通过ICP-MS检测脱附溶液中重金属含量,结果表明HDPE对湖水中8种重金属吸附性能与老化时间呈现正相关性,而PET对湖水中不同金属吸附能力的变化趋势存在差异,老化20天左右的微塑料（CI在7.28）吸附性能较强,但吸附能力弱于HDPE。此外,还发现PET对沉积物中重金属吸附规律总体呈现先上升再下降的趋势,且封闭厌氧体系有利于PET对重金属的吸附。老化PET对湖水和沉积物中Zn和Fe的吸附量最高;且对沉积物中Mn、Cu、Zn、Ni、Cr和Fe的吸附量显著高于湖水中重金属的吸附量;而对沉积物中重金属（除Mn以外）分配系数低于湖水环境中的分配系数。

关键词： 微塑料   洞庭湖   浅层水   底泥   空间分布   总有机碳  

摘要： 塑料是通过缩聚或加聚反应生成的高分子化合物。塑料具有优异的性能,抗腐蚀能力强,与酸碱都不发生反应。除此之外塑料还具有制造成本低、耐用、防水、质轻等优点。由于塑料缺乏管理而大量进入到环境中,分布在环境中的塑料在水流,光照,泥沙等环境因素作用下易破碎为小块塑料或者微塑料（Microplastics,MPs）。微塑料直径一般小于5mm,具有粒径小,形态多样,种类各异等特点。近年来,微塑料对河流和湖泊的污染引起了广泛的关注。洞庭湖作为中国第二大淡水湖,是生态保护的重点区域。目前关于洞庭湖中的微塑料污染现状报道较少。因此我们开展了洞庭湖区的微塑料污染调查,这将有利于我们了解微塑料在内陆湖泊的污染情况。本次研究选取洞庭湖以及4条主要入湖河流（资江、澧水、湘江、沅江）进行布点调查。一共采集了15个浅层水样和15个底泥样品。分析了浅层水和底泥中的微塑料浓度、分布、形状、尺寸等特点。结果表明:洞庭湖区域浅层水体中微塑料浓度为0.62-4.30个/m2,微塑料最高浓度的采样点出现在S6,位于沅江市附近,为4.30个/m2,最低点为S14浓度为0.62个/m2,位于饮用水水源地附近。洞庭湖底泥中微塑料浓度范围为21-52个/100 g（干重）。底泥中微塑料浓度最高点为W13（52个/100g干重）。采样点W13靠近岳阳楼附近,该地区为著名的旅游景区。微塑料含量最低点位于W3（21个/100g干重）,为沅江入湖口附近,该地区邻近湿地,人口较少。水体和底泥中微塑料的特点大致相同,在形状方面,纤维状最多,尺寸方面集中于小尺寸范围,颜色主要以透明为主。底泥和水体中检测出的微塑料种类丰富,主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。以上研究表明:洞庭湖区微塑料污染呈现空间上的差异,工业较多地区和城市附近的微塑料浓度普遍高于其他地区。在入湖河口均检测出较高浓度的微塑料,这充分说明了入湖河流是洞庭湖的一个重要污染来源。从微塑料的种类,形状等特性来推测其来源,其中很大一部分来源于人类活动,由于管理不善使其进入到环境当中。微塑料是有机颗粒物,理论上微塑料可能对水体总有机碳（TOC）有重要贡献。通过用纳米级微塑料的稀释溶液和人工配制的江水混合溶液（纳米级微塑料+自然江水）进行TOC检测。我们发现纳米级微塑料可以直接测出TOC数值。自然江水的TOC值为9.78 mg/L,通过添加纳米级微塑料使得混合液的TOC达到了21.21mg/L。这证明了微塑料对TOC有重要贡献。TOC是评价环境有机污染的重要参数,而微塑料的贡献使得这一重要参数需要新的思考,自然水体和土壤中微塑料所占TOC的比重。本研究有助于全面认识微塑料在洞庭湖区的污染特征,为评价和治理洞庭湖微塑料污染提供数据支撑。另一方面微塑料对TOC的贡献丰富了TOC的含义。

关键词： 微塑料   淡水系统   复合污染   吸附   生态风险  

摘要： 微塑料作为环境中一种新型的污染物,近年来已在各种环境介质中广泛发现。由于微塑料来源广泛、体积小、质量轻、易被生物误吞、在环境中存在周期长、在环境作用力下容易迁移、能富集和转运环境中共存污染物特点,会对生态环境产生各种影响,已引起相关研究者的广泛关注。近年来,国内外关于水环境中微塑料污染的研究都着重于海洋环境中,关于内陆河流微塑料污染特征的研究仍然很少。中国是世界上最大的塑料生产国,关于淡水环境中微塑料污染现状的调查数据严重匮乏。此外,由于微塑料比表面积大,能够作为载体吸附水环境中的有机污染物,对水环境产生复合污染作用,进而严重危害生态环境健康与安全。通过探究微塑料与环境中有机污染物复合污染特征,对进一步了解微塑料的生态环境风险具有重要参考意义。目前,我国关于淡水系统中微塑料污染的时空分布特征及生态风险程度的调查研究还处于初级阶段,还没有准确的微塑料浓度定义其对环境潜在的生态风险。因此本研究选择位于中国西北部的玛纳斯河被选为研究对象,从定性、定量的角度初步探究了不同季节玛纳斯河流域表层水中微塑料污染的时空分布特征,并通过实验室模拟实验,研究了微塑料与环境中疏水性有机污染物的复合污染行为特征及潜在作用机制。同时,以玛纳斯河为例,运用不同的评价方法分析评估了其潜在的生态风险。主要研究结果如下:(1)玛纳斯河流域表层水中微塑料的丰度范围为6±2–48±9个/L。纤维状微塑料在所有样品中占主导地位(86.2%)。它们的尺寸主要分布在0.1-1.0 mm(87.55%)之间,白色和黑色是主要颜色。此外,本课题还研究了片状微塑料的面积分布特征,主要在2.5×10–9.0×10μm(81.49%)之间。红外光谱分析表明,大多数选定的颗粒被确定为微塑料,微塑料的聚合物类型主要由聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。微塑料污染特征存在季节性变化。该研究可作为参考,以更好地了解内陆河流中微塑料的污染特征。(2)PA对诺氟沙星的吸附平衡浓度为1.33 mg/g,PVC对诺氟沙星的吸附平衡浓度为0.59 mg/g,对诺氟沙星的吸附能力,PA高于PVC。诺氟沙星对聚酰胺和聚氯乙烯颗粒的吸附动力学特征符合准二级动力学模型(R>0.991),吸附剂对污染物的吸附速率由吸附剂颗粒内扩散控制。等温吸附实验表明,相比Liner模型和Langmuir模型,Freundlich模型可以更好地拟合等温吸附过程(R>0.970)。聚酰胺对诺氟沙星的吸附能力明显较高。(3)微塑料化合物组成指数法和潜在生态风险法评估结果受聚合物毒性分数大小影响,整个研究区域属于严重污染等级,评估指数和聚合物污染程度存在季节性变化,其中PVC和PC的污染程度最高。运用污染负荷指数法研究结果表明,本研究区域在四个季节均属于轻微污染程度。

关键词： 微塑料   肠道内容物   高光谱   表面增强拉曼   疏水性有机污染物  

摘要： 微塑料(MPs)作为一种新兴污染物在水环境中广泛存在,该污染物在水生生物中的利用度是其主要环境风险之一。MPs具有富集周围水体中痕量疏水性有机污染物(HOCs)的特性,这些吸附来的HOCs正是MPs化学危害的主要来源。当前,最常用的MPs鉴定方法是拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱,它们能够提供精确的检测结果,但要求复杂的样品预处理环节,尤其是水生动物体内的MPs,必须经过消解去除其表面的有机物。此外,这两种方法只能逐一检测样品,因此,在实际应用中检测环节将消耗大量时间。MPs上HOCs的分析往往经色谱分析法检测水体中HOCs后反推获得,该类检测方法同样存在样品预处理环节繁复且难以简化的问题。针对上述问题,本研究分别开发了基于高光谱成像技术的鱼类肠道内MPs检测方法以及以表面增强拉曼(SERS)技术为基础的MPs上及其所处水体中HOCs的定量分析方法。检测鱼类肠道内MPs时,使用高光谱成像系统扫描平铺的肠道内容物,获取其高光谱数据。对数据进行降噪、降维处理后,建立分类模型识别高光谱影像中的MPs。实验中,为排除光晕干扰,对样品进行了干燥。样品干燥前、后的对比显示,干燥后样品的检出效果提升显著。此外,为研究粒径的影响,本研究将MPs粒径范围分三种,并从中选取用于分类模型训练的感兴趣区域。结果显示,在完整范围(0.1-1 mm)内均衡选取感兴趣区域时,模型具有最高的精确度(96.15%)和召回率(91.85%)。对大量检测的统计表明,本方法的检测下限为0.2 mm。野外MPs验证实验的平均精确度和召回率与纯MPs相近。20条野生海鱼的验证实验中,发现了5个MPs,且不存在误、漏。本研究通过将吸附有荧蒽的PE置于AgNPs@SiO基底上,并依次滴加甲醇和KI溶液的方式,实现了PE上荧蒽的现场萃取和增强。为建立PE上荧蒽含量与相应SERS信号的数量关系,首先检测了水样中残留荧蒽的浓度,并反推得到了PE上荧蒽含量,然后利用区间偏最小二乘回归算法建立了预测模型。对比表明,当以563、672、789、1022、1267、1414、1456、和1610 cm处荧蒽特征峰的信号建立模型时,所开发模型的校正系数(0.90)和验证系数(0.82)最为合适。为建立PE上荧蒽含量和对应水样中荧蒽浓度的数量关系,采用多种模型对实验数据进行拟合。结果显示,Freundlich模型具有最高的测定系数(0.855)。此外,本方法检测到PE上荧蒽吸附量为3.3 ng/g时,可预测对应水样中荧蒽浓度为0.97 ng/mL,这说明此法可用于预测水体中有机污染物浓度。

关键词： 砖红壤   棕壤   分配   磺胺甲恶唑   四环素   菲   生态风险  

摘要： 塑料制品质量轻、耐腐蚀、强度高、惰性强、耐用性强且价格低廉,它被大量应用到人类生活的方方面面。由于塑料垃圾的循环利用和废物管理水平较低,致使其造成了严重的环境问题。微塑料被定义为粒径小于5 mm的塑料颗粒,它在水体和土壤环境中广泛检出。由于微塑料表面的疏水性,它对有机污染物具有较强的吸附作用。这些吸附的有机污染物可能会随微塑料在环境中迁移或转移进入生物体内,从而造成潜在的环境和健康风险。因此,本文研究了微塑料在水溶液和土壤中对有机污染物的吸附行为,并分析了不同环境因子对吸附过程的影响。主要研究结果如下:(1)微塑料样品性质的表征。本研究选取了聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)三种类型的微塑料。尽管在水溶液和土壤吸附实验中所用的微塑料来源不同,但相同类型的微塑料具有相似的结构和性质。微塑料样品的纯度高,且表面不存在含氧官能团。三种微塑料中,PE的粒径最小,具有最大的比表面积和微孔体积。三种微塑料的化学结构性质存在较大差异。PE和PP微塑料为橡胶态聚合物,其结构较为膨胀和柔韧。PS为玻璃态聚合物,其结构较为刚性和紧密。(2)微塑料在水溶液中对磺胺甲恶唑的吸附行为。三种微塑料中仅观察到PE微塑料可吸附磺胺甲恶唑,而没有观察到PP和PS微塑料对磺胺甲恶唑的吸附。磺胺甲恶唑在PE微塑料上的吸附等温线可以用线性模型很好地拟合,其分配系数为591.7±24.1 L kg。非特异性的范德华力是磺胺甲恶唑吸附的主要机理。溶液p H、富啡酸共存和盐度对PE微塑料吸附磺胺甲恶唑均没有显著影响。(3)微塑料在水溶液中对四环素的吸附行为。三种微塑料对四环素的吸附等温线都可用Langmuir模型很好地拟合。疏水作用、微孔填充和范德华力是微塑料吸附四环素的主要机制。三种微塑料对四环素的吸附量大小为:PS(167±3.63μg g)>PP(113±4.45μg g)>PE(109±7.74μg g)。随着p H的增加,微塑料对四环素的吸附量先增加后降低,吸附峰值为p H 6.0。由于在酸性或碱性条件下,四环素与微塑料之间的静电斥力抑制了四环素的吸附。盐度的变化并未引起四环素吸附量的显著变化。随着富啡酸浓度的升高,微塑料对四环素的吸附量直线下降,说明水体中共存的溶解性有机质(DOM)会抑制微塑料对四环素的吸附,因此微塑料可能不会作为四环素在自然水体中的载体。(4)微塑料在水溶液中对菲的吸附行为。PE和PP微塑料对菲的吸附动力学可用伪二级动力学模型拟合,PS微塑料对菲的吸附动力学过程可用颗粒内扩散模型很好地描述。菲在PE、PP和PS微塑料上的吸附平衡时间分别为24、36和72 h。三种微塑料对菲的吸附等温线都可用线性模型描述,它们对菲的分配系数的大小为PE(16821±410 L kg)>PP(9048±175 L kg)>PS(1892±79L kg),其主要原因是PE和PP的较为膨胀和柔韧的结构有利于菲的扩散进入,而PS内部较为刚性的结构不利于菲的吸附。溶液p H对三种微塑料吸附菲都没有显著的影响。溶液中共存的富啡酸对PE和PP微塑料吸附菲没有显著的影响,但对PS微塑料吸附菲影响显著。盐度的提高会不同程度地促进三种微塑料对菲的吸附,其主要原因是盐析效应。(5)微塑料会显著影响菲在土壤中的吸附和分布。PE和PP微塑料在1%和10%(w/w)添加比例下会显著增加砖红壤和棕壤对菲的吸附量(p<0.01),而PS微塑料仅在10%添加量时会显著增加两种土壤对菲的吸附量(p<0.01)。在砖红壤中,三种微塑料与土壤有机碳对菲的分配系数大小为:Log K(4.09±0.08(3.10±0.03 L kg),这与在棕壤中的分配系数大小顺序一致。微塑料会影响菲在土壤环境中的分布。在0.1%(w/w)的添加比例下,砖红壤和棕壤中的菲在PE微塑料上的相对分布分别为38%和9%。土壤预处理和土壤DOM共存会影响PS微塑料对菲的吸附,但土壤DOM对PE和PP微塑料吸附菲没有显著影响。综上所述,在自然水体中,微塑料可以作为磺胺甲恶唑和菲的有效载体,而对四环素的吸附作用有限;微塑料可作为菲在土壤环境中的“汇”,其作用可能比土壤有机质更显著。研究结果对于预测和评价微塑料在土水环境中的生态风险具有重要意义。

关键词： 微塑料   多环境介质   污染叠加   迁移   生物监测  

摘要： 微塑料由于广泛存在、持久性以及潜在的生态风险,属新型污染物研究热点。微塑料在多介质中的分布特点,丰度水平和积累规律对于理解微塑料的环境行为、迁移方向以及评估其生态风险具有价值,也是指导微塑料污染管控的理论依据。相比于大洋环境,内陆至河口系统与微塑料污染来源密切关联,受人类活动影响显著。由此研究选取有相似流域结构的长江中下游及飞利浦湾流域内有区域代表性的湖泊、河流、河口、湿地以及街道。基于显微镜检查和光谱学仪器确证方法,研究道路积灰、水体、沉积物和水生生物样品中微塑料的丰度水平,形态特征以及化学组成。通过系统性归纳和多元分析:一、描述微塑料在不同流域中各类环境介质内的分布与污染特征;二、建立外部因素,包括人类活动和自然条件对微塑料污染的影响与贡献;三、归纳微塑料在多环境介质(侧重水生生态系统)中的迁移规律;四、提出微塑料的特征污染模式以及实用的微塑料生物监测方案。首先于体现大气沉降和非点源污染的街道积灰开始。其距人类活动最近且易于受气候改变如降雨、径流等影响,但作为潜在污染来源,常被忽视。选取飞利普湾及其上游流域的典型街道,于降水总量不同的两个季节采集积灰。两季节微塑料在积灰中的平均丰度为20.6至529.3 items/kg。其中纤维(70.8%),小于1 mm的个体(41.9%),聚酯和聚丙烯(合计26.3%)占微塑料主体。不同采样点间随采样季节变化,微塑料的丰度、形态和组成差异不显著。结合飞利浦湾及其上游的实际人类活动与气象资料进行多元统计分析表明城镇化程度与降水显著影响街道积灰中微塑料的积累。即人为来源的微塑料在干燥季节积累,随降水过程冲刷和径流携带迁移。但尚不明确引发显著微塑料迁移的降水量阈值。积灰监测是对微塑料经大气或者城市非点源扩散污染水平初筛的经济高效手段,研究证明积灰本身是微塑料经由非点源进入环境的重要场所。为探索微塑料自污染源进入水体后的污染特征,选取多个长江中下游典型河湖,其中太湖做为局部重点,开展野外调查。漂浮微塑料丰度范围为0.5-25.8 items/L,峰值出现在营养盐指数较高的太湖东北部湖区,且处于目前湖泊报道的最高位。在大流域尺度上,丰度呈向下游积累趋势,局部为近岸高,湖心低的空间特征。漂浮微塑料以纤维(69.4%),小于1 mm的个体(86.0%)为主,化学组成以聚酯和半聚合物类(合计60.3%)为主。为探索漂浮微塑料沉降,于同区域开展了沉积物微塑料污染调查,其丰度范围为5.0-234.6 items/kg,为世界背景下中等水平。空间分布特征与水体类似,低值位于上游地区的鄱阳湖,峰值于太湖东北部湖区,空间特点与沉积物粒径分布无关。沉积物微塑料化学组成以聚酯类、半聚合物类、聚丙烯为主(合计54.3%)。形态以纤维(75.2%)和小于1 mm尺寸的个体(79.9%)为主,纤维比例以及微塑料的平均尺寸均低于漂浮微塑料。区域背景信息表明污染物输入与湖面流场是促进漂浮微塑料迁移和沉积物中微塑料积累的主因。为定量外部因素对微塑料自内陆向河口迁移的过程积累的贡献水平,于飞利浦湾流域土地利用水平和地形特点各异的多重水环境系统中开展水体-沉积物微塑料污染的平行研究。微塑料丰度结果低于长江中下游研究结果,范围分别为0.06-2.5 items/L和0.9-298.1 items/kg,且关联显著。纤维(80.4%)和小于1 mm的个体(44.5%)为常见微塑料形态,主要聚合物组成为聚酯类、聚乙烯和聚丙烯(合计47.8%)。微塑料平均尺寸(1.3 mm)较长江中下游研究结果(0.8 mm)更高。沉积物中微塑料的破碎化程度和多样性(形态,化学组成)均高于水体,表明沉积物为水体中微塑料的汇。微塑料丰度与采样点海拔高程显著负相关,提示微塑料向下游明确积累。参考土地利用类型,微塑料丰度,形态等多因子进行残差分析表明:商业,工业及交通运输业土地利用类型与强度显著关联微塑料丰度,聚合物多样性和破碎化程度。因此微塑料在滨海热点区域的积累来源于由水力输运和特定人为源排放的叠加贡献。综上,提出微塑料在滨海城市的特征污染模式:上游污染物的积累与自身作为污染源排放的叠加污染模式。相比于上述非生物介质,生物介质作为微塑料迁移中的临时载体,对于解释微塑料环境行为及风险评估具有意义。于同研究区域开展了双壳类(河蚬Corbicula fluminea),鱼类(食蚊鱼Gambusia holbrooki、近岸经济鱼类)体内微塑料污染调查,其中鱼类研究还进行了分器官分析。河蚬体内微塑料的丰度范围为0.2-5.3 items/ind.(0.2-12.5 items/g),食蚊鱼鱼体及鱼头部微塑料丰度范围分别为0.18-1.13 items/ind.(0.52-4.4 items/g)以及未检出-0.28 items/ind.(未检出-12.5 ite

关键词： 微塑料   污染   生态效应  

摘要： 微塑料通常指直径小于5 mm的塑料颗粒,广泛存在于各种环境介质中,具有颗粒小、易吸附重金属及有机污染物的特点,微塑料易被海洋生物摄食,从而通过食物网进入人体,威胁人类健康,引起了人们的日益关注。本文以西北太平洋、热带西太平洋以及福建漳江河口的表层水等不同水环境系统为研究对象,分离提取表层水中的微塑料,研究微塑料的丰度、颜色、形状、粒径、化学组成和表面形貌特征,探讨热带西太平洋区域以及漳江河口微塑料的基本信息和最新污染水平,揭示西北太平洋微塑料的季节性变化特征,同时结合室内培养实验研究东海原甲藻在聚苯乙烯微塑料差异化暴露条件下的响应,初探微塑料污染的生态效应。研究结果如下:（1）西北太平洋春季表层海水中的微塑料丰度平均值（7.4×10～4个/平方千米）高于夏季（1.9×10～4个/平方千米）,可能由黑潮导致,东南亚区域可能是微塑料的主要来源;春夏两季微塑料聚合物的主要类型均为聚丙烯和聚乙烯,形状均以碎片为主、泡沫所占比例均最小,粒径均以0.5～1 mm和1～2.5 mm为主,特征调查研究结果验证了春夏两季研究区域内的微塑料可能都来源于东南亚地区。（2）热带西太平洋表层海水中的微塑料丰度介于1.6×10～4个/平方千米和1.1×10～5个/平方千米之间,丰度平均值为5.0×10～4个/平方千米;微塑料聚合物的主要类型为聚乙烯和聚丙烯,分别占50%和36%;该区域微塑料的形状以薄膜为主,占41%,纤维和线状次之,分别占35%和15%;该区域微塑料的颜色主要为白色和透明,分别占43%和41%;粒径为1～2.5 mm和0.5～1 mm的微塑料占比较大,分别为59%和24%;微塑料的可能迁移方向为站位D1→D4→D2→D3。（3）漳江河口表层河水中的微塑料丰度介于50个/立方米和725个/立方米之间,其中Z1站（117°20'33"E,23°57'06"N）的微塑料含量最高,为725个/立方米,Z2站（117°21'27"E,23°57'04"）的微塑料含量最低,为50个/立方米;微塑料聚合物的主要类型为聚丙烯和聚乙烯,分别占52%和23%;该区域微塑料的形状以碎片为主,占43%,纤维和颗粒次之,均占18%;该区域微塑料的颜色主要为白色、黑色和黄色,分别占56%、14%和14%;粒径为0.5～1 mm和1～2.5 mm的微塑料占比较大,分别为33%和31%;漳江两岸的污水排放、陆地径流、水产养殖等可能是导致漳江河口微塑料丰度较高的主要因素。（4）东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）的聚苯乙烯微塑料差异化暴露实验结果表明:5 mg·L-1溶解性有机质（DOM）可促进东海原甲藻的生长;10ppm（0.1μm粒径）的聚苯乙烯微塑料对东海原甲藻前期的生长,表现为先抑制、后促进;聚苯乙烯微塑料会抑制东海原甲藻在稳定期和衰退期的生长,微塑料粒径越小、浓度越高抑制作用越强,浓度的抑制效应强于粒径。我们的研究发现将为微塑料和赤潮藻的复合污染带来的生态效应以及海洋生态系统的保护提供新的科学依据。