关键词： 微塑料   分析化学   应用   展望  

摘要： 微塑料是尺寸介于0.2—5.0 mm不同形态塑料的统称.近年来,微塑料已成为全球海洋和海岸带环境中一种备受关注的新型污染物.本文总结了对海洋中样品微塑料定性定量的分析方法,比较了各方法的优缺点及应用范围.并针对现阶段微塑料分析方法存在的问题和不足,提出进一步研究的方向.

关键词： 微塑料   污染特征   采样方法   污水污染物   排放量  

摘要： 微塑料（＜5mm）作为一种新型的海洋污染物，广泛存在于海洋环境中。微塑料除了自身含有的增塑剂等会对生物体产生危害，其还可以富集环境中的持久性有机污染物、重金属等污染物，并随着洋流迁移，从而影响到污染物全球分布。研究表明污水是海洋微塑料污染的一个重要来源。开展微塑料采集方法研究，可以为不同方法采集微塑料获得结果之间的可比性提供参考依据，为建立统一的微塑料采集方法提供参考。污水中微塑料污染情况的研究，可以为海洋中微塑料来源评估提供数据支持。　　本文首先采用不同孔径筛绢和滤膜采集青岛近海海水，分析样品采集所用筛绢孔径和采样体积对微塑料分析结果的影响;进一步分析了青岛市5个污水处理厂排放污水中微塑料分布特征，对比了冬季和夏季的差异性;最后估算了青岛污水处理厂微塑料入海量。　　（1）330μm、150μm、50μm和20μm孔径筛绢采集样品中微塑料平均丰度分别为0.45±0.11items/L、0.57±0.11items/L、0.71±0.24items/L和1.23±0.28items/L;5μm和0.45μm孔径滤膜直接过滤海水采集样品中微塑料平均丰度分别为3.75±0.43items/L和6.83±2.05items/L。筛绢浓缩和直接滤膜过滤海水采集的微塑料以1~2mm粒径范围的微塑料所占比例最高为39.80%，其次为0.5~1mm（27.25%）、2~3mm（11.57%）和0.33~0.5mm（11.18%），94.90%的微塑料粒径小于3mm;纤维状和碎片状的微塑料所占比例分别为97.41%和2.55%;微塑料主要颜色为透明（42.16%）、蓝色（26.67%）和黑色（18.04%）;微塑料主要类型为PET(36.81%)、人造丝（22.77%）、PDMS（21.06%）和CPE（19.36%），这四种类型微塑料在各孔径筛绢和滤膜直接过滤采集样品中占比均超过90%;筛绢浓缩和直接滤膜过滤采集微塑料会影响占比最高的微塑料颜色和类型，但主要颜色和类型与采样区域相近;筛绢的使用可以加快大体积样品的采集，但根据使用筛绢孔径的不同，会不同程度的低估环境中微塑料的丰度;同时采集微塑料的类型数量不仅受孔径的影响，还受过滤海水体积的影响，浓缩大体积海水采集样品中微塑料类型更丰富。　　（2）青岛5个污水处理厂冬季出水中微塑料丰度范围为21.14~42.33items/L，平均丰度为32.44±11.93items/L;夏季出水中微塑料丰度范围为55.33~133.33items/L，平均丰度为88.13±37.37items/L。冬季出水以粒径小于2mm的微塑料为主，所占比例均达80%以上;夏季出水以粒径小于1mm的微塑料为主，所占比例均达80%以上;夏季微塑料平均粒径较冬季平均粒径明显减小。冬季出水中纤维状的微塑料所占比例为99.38%，夏季为94.55%，夏季片状微塑料所占比例高于冬季;冬季出水中蓝色、透明和黑色微塑料分别占39.41%、31.06%和19.57%;夏季出水中68.23%是透明，蓝色和黑色分别占12.41%和11.35%，夏季透明微塑料所占比例明显高于其他颜色。冬季出水中微塑料主要成分是人造丝、PDMS、PET和CPE，所占比例分别为40.99%、19.88%、13.66%和12.73%，夏季出水中微塑料主要成分是人造丝、PET、PDMS和PP，所占比例分别为76.70%、6.81%、4.08%和3.03%，出水中人造丝比例明显高于其他聚合物，夏季出水中人造丝比例更高。冬季和夏季出水中微塑料特征差异，可能是受进水中生活污水所占比例、生活习惯、穿衣类型等影响。污水中微塑料类型与胶州湾水体中微塑料类型的差异，表明污水不是胶州湾中微塑料主要来源。　　（3）根据污水处理厂排放微塑料的丰度和类型，结合污水处理厂的处理能力，估算青岛市通过污水处理厂每年排放到环境中的微塑料量为5.64~10.02吨，微塑料数量为6.04×1012~16.32×1012个;青岛每人每年向环境中贡献2.23×106~6.02×106个，总重量为2.08~3.69g的微塑料。

关键词： 海洋污染   微塑料   底栖动物   生态风险  

摘要： 微塑料一般被认为是粒径小于5mm的塑料微粒。2017年全球塑料产量达3.48亿吨，产能的增加和废物管理方面的不足使环境中塑料的逐渐累积。微塑料对生态系统和人类健康产生的负面影响，人们加大了对于微塑料的关注。微塑料可以通过食物链传递，所以海洋环境中的微塑料对人类健康存在很大的威胁。微塑料已经被发现存在于许多不同种类的海洋生物的消化系统和其他组织中。然而，关于主要渔场和养殖区中的底栖鱼类、底栖无脊椎动物中微塑料的污染情况我们却知之甚少。本研究就上述问题分别进行探讨和研究，为我国沿海海洋生物微塑料污染的监测及生态风险的评估提供支撑依据和基础数据。　　首先，针对当前生物中微塑料提取方法不一致的问题，本研究比选了3种消解方法在常温下和40℃下对海洋底栖鱼类六丝钝尾鰕虎鱼(***)的软组织的消解效率,并评估不同提取方法对微塑料的影响。结果表明，选取40℃作为对消解生物组织和提取塑料的暴露温度是恰当的。三种试剂消解24小时的消解效率高于消解1小时的消解效率。在三种试剂中，1小时的暴露时长下，35%HNO3溶液效率最高，30%的H2O2溶液效率最低。在暴露时长24小时下，10%KOH溶液消解效率最高。三种试剂在40℃暴露24小时的条件下，对塑料的消解效率在1%以内。　　其次，针对海洋底栖鱼类中微塑料污染问题，本研究调查了海州湾渔场六种野生底栖鱼类(六丝钝尾鰕虎鱼(***)、矛尾鰕虎鱼(***)、拉氏狼牙鰕虎鱼(***)、棘头梅童鱼(***)、半滑舌鳎(***)和赤鼻棱鳀(***))体内的消化系统和非消化系统器官中的微塑料。在所有的鱼类体内都发现微塑料的存在，微塑料丰度最高的是生存于河口区域的滤食性鱼类赤鼻棱鳀，丰度为22.21±1.70个/个体和11.19±1.28个/克,微塑料丰度最低的是分别是半滑舌鳎13.54±2.09个/个体和矛尾鰕虎鱼1.61±0.56个/克，微塑料的数量随着微塑料的粒径呈指数减小。在形态上，占主要比例的是纤维;在颜色上占主要比例的是黑色-灰色;在材质上占主要比例的是赛璐玢(Cellophane)。在鱼类不同的器官中，皮肤上(n=800)和鳃中的微塑料(n=746)数量高于消化道中(n=514)。就皮肤而言，三种无鳞鱼(六丝钝尾鰕虎鱼、矛尾鰕虎鱼和拉氏狼牙鰕虎鱼)的微塑料丰度高于其他三种有鳞片的鱼(棘头梅童鱼、半滑舌鳎和赤鼻棱鳀)，这意味着海州湾无鳞鱼的食用将对人类健康构成一定威胁。因此，需要对用黏液吸附微塑料的鱼类进行更深入的研究。　　第三，本研究调查了海州湾16种海洋底栖无脊椎动物中微塑料污染特征情况。16种底栖无脊椎动物可按照不同生活空间、营养级和食性进行分类，分析的种类包括节肢动物门、棘皮动物门、软体动物门、环节动物门的底栖无脊椎动物。结果表明，海州湾底栖无脊椎动物中微塑料的检出率范围为50%-100%，丰度最高的是罗氏海盘车(***)，为35.71±18.54个/个体，丰度最低的是毛蚶(***)，丰度为3.20±2.86个/个体。不同生活空间中底栖无脊椎动物微塑料丰度差异显著，其中附表底栖生物丰度显著高于游泳底栖生物和底内生物，为14.44±12.43个/个体。不同营养级的底栖无脊椎动物微塑料丰度亦存在显著差异，其中三级消费者丰度最高，为10.72±6.26个/个体。不同摄食方式的底栖无脊椎动物中微塑料丰度也存在显著差异，其中捕食者丰度最高，为11.03±10.96个/个体。微塑料的形态包括纤维、碎片、薄膜和微珠，其中纤维是主要的微塑料形态。微塑料颜色主要为黑色-灰色，蓝色-绿色、白色-透明和红色-紫色4个类别，其中黑色-灰色和蓝色-绿色是主要颜色类别。微塑料粒径范围为12.85-4949.72μm。经傅里叶变换红外光谱仪检验，共发现9种微塑料材质，分别为Cellophane、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚乙烯-聚丙烯共聚物(PP-PE)、人造丝(Rayon)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯腈(PAN)。底栖无脊椎动物能够反映海洋底层微塑料的污染状况，因此有必要对此进一步研究。　　最后，本研究选取江苏沿海3个区域-海州湾渔场、苏北浅滩和长江口渔场，共9个站位的蟹类样品，对蟹类消化道和鳃进行解剖和消解，并利用滤膜分离和显微镜下挑选，分离蟹类不同器官中的微塑料，通过傅里叶变换红外光谱仪(μ-FT-IR)对微塑料进行定性。结果表明，三个区域蟹类中的微塑料检出率为66.67%-100%，丰度范围为(2.31±2.26)-(10.05±7.72)个/个体。不同器官中微塑料分布存在差异，鳃中微塑料丰度低于消化道。微塑料

关键词： 微塑料   酸性土壤   酶活性   微生物群落结构   硝化作用   功能基因  

摘要： 近年来,微塑料（MPs）已成为全球环境问题,农田土壤被认为是微塑料的主要汇集地,但微塑料对土壤微生物多样性和生态系统功能的影响仍基本未知。同时由于农田土壤中施用有机肥导致抗生素污染后,与微塑料复合对土壤生态的影响也未见报道。本论文以红壤母质发育的酸性水稻土为供试土壤,通过人工气候箱的土壤培养试验,利用高通量测序和实时定量PCR技术,开展了微塑料对土壤酶活性、微生物群落结构和土壤氮素形态变化的影响研究,包括以下几个方面:一、利用高浓度（1%和5%）常见类型微塑料（聚乙烯和聚氯乙烯）开展暴露培养试验,研究微塑料对土壤酶活性（脲酶、酸性磷酸酶和荧光素二乙酸酯酶）和细菌群落结构多样性的影响;二、研究土壤中微塑料添加对土壤氮总量及其形态变化的影响,并结合氮功能基因相关微生物群落组成的变化探讨其微生物学机制;三、研究低浓度（0.05%和0.5%）条件下低密度聚乙烯微塑料与抗生素（磺胺甲恶唑和四环素）复合污染对抗性基因和氮素转化功能基因丰度的影响。论文主要结论如下:（1）在酸性农田土壤中微塑料污染可以改变土壤酶活性和细菌群落结构,同时筛选反映土壤微生物效应的敏感指标。1%和5%的聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）均提高了脲酶和酸性磷酸酶的活性,但抑制了荧光素二乙酸酯酶的活性,且5%的PVC暴露量急剧降低了荧光素二乙酸酯酶的活性。土壤中微塑料暴露使细菌群落的α多样性下降,对细菌群落结构的变化影响与微塑料的类型和添加剂量有关。PVC5和PE的处理显著增加了β-变形菌目（Betaproteobacteriales）和假单胞菌目（Pseudomonadales）的相对丰度,而PVC1的处理中这两个菌目的相对丰度略有降低。氮循环和污染物降解相关的的细菌群落,如伯克氏菌科（Burkholderiaceae）,黄单胞菌科（Xanthobacteraceae）和假单胞菌科（Pseudomonadales）对微塑料污染较为敏感。（2）PVC和PE微塑料添加处理显著（p＜0.05）增加了土壤硝态氮含量,降低土壤铵态氮含量和p H,增强了土壤的硝化作用,且在第29天培养结束时,土壤硝化率显著（p＜0.05）增加。通过高通量测序,发现供试土壤中亚硝化螺菌属（Nitrosospira）是主要的硝化细菌（AOB）菌属,相对丰度均占99%以上。培养29天后,微塑料处理土壤中亚硝化螺菌属的相对丰度显著（p＜0.05）上升。同时,微塑料处理也显著增加nir K型反硝化细菌群落的丰富度,根瘤菌属（Rhizobium）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）和苜蓿中华根瘤菌属（Achromobacter）的相对丰度显著上升。但微塑料处理抑制了含nif H功能基因的固氮微生物根瘤菌目（Rhizobiales）和弗兰克氏菌目（Frankiales）相对丰度,但增加了固氮细菌固氮螺菌属（Azospirillum）和克氏菌属（Klebsiella）相对丰度。聚乙烯和聚氯乙烯微塑料添加通过改变功能细菌群落结构,从而影响氮素形态。添加量达到5%时,氮素形态和微生物群落结构的变化最大。（3）土壤中抗生素的降解主要受微生物降解主导,添加0.05%和0.5%的PE微塑料处理对土壤抗生素的微生物降解没有显著影响。添加0.05%的PE微塑料显著（p＜0.05）降低了供试土壤中氮循环相关功能基因和抗性基因的丰度。氨氧化功能基因（AOB）丰度的降低可能影响了土壤铵态氮氧化为亚硝态氮,从而影响亚硝化还原菌的生长,使微塑料处理土壤中亚硝化功能基因（nir K和nir S）丰度与对照相比,显著下降。微塑料处理可能通过改变土壤理化性质及土壤微生物群落结构,减少了土壤抗性基因（tet A和sulⅠ）的丰度。

关键词： 辽东湾   微塑料   无脊椎动物   脊椎动物   营养级  

摘要： 海洋塑料垃圾与微塑料(<5 mm)已成为全球性的环境污染问题,并被联合国环境大会列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题。微塑料在海洋环境中广泛检出,易被生物所摄食或误食而进入食物链,对于海洋生态系统及人类健康具有潜在的危害。通过建立高效提取生物体微塑料的分析方法,全面了解海洋微塑料沿食物链的传递特征与规律,揭示海洋微塑料的潜在生物效应,对开展海洋微塑料的生态风险评价和人体健康危害评估具有重要意义,可为推进海洋垃圾(微塑料)的环境管理提供科学依据。本研究在建立一种经济高效、塑料无损的微塑料提取方法基础上,研究了辽东湾野生水生生物体内微塑料赋存特征,揭示了微塑料在不同种属、不同营养级生物之间的赋存差异,探究了微塑料沿食物链的传递特征和规律。主要研究结果如下:(1)通过对比分析10%KOH、30%H2O2、蛋白酶K、RIPA组织裂解液+蛋白酶K四种消解方案对于鲢鱼肌肉、胃、肠、鳃等7种组织的消解效率,并用以上方案分别处理十种微塑料,对比消解前后的质量、形态尺寸和光谱特征的变化,比选出10%KOH溶液对于所有组织的消解效率稳定,并且对于常见的塑料无损,该消解方案对于大颗粒(3-5 mm)微塑料的回收率为100%,对于小颗粒(200-1000μm)微塑料的回收率为88.89%-100%,可以作为提取生物组织中微塑料的推荐方案。(2)在辽东湾8种无脊椎动物(脉红螺、四角蛤、缢蛏、扁玉螺、脉红螺、短蛸、口虾蛄、三疣梭子蟹)体内检出了39种聚合物塑料,其中单一组分聚合物22种,两种组分共聚物10种,三种组分及以上的多聚物7种。主要材质为PET(24.74%)、PE(24.40%)、PP(8.93%)和PVAL(7.90%),平均丰度为1.31±1.38 n/ind(0.25±0.40 n/g w.w.),检出率为65.0±14.0%,并且微塑料以纤维为主(35%-88%),纤维长度主要分布在200-2000μm的范围内。(3)在辽东湾6种脊椎动物(斑尾复虾虎鱼、梭鱼、小黄鱼、鲈鱼、斑海豹)体内共检出了35种聚合物塑料,其中单一组分的聚合物25种,两种组分的共聚物7种,三种组分及以上的多聚物3种。5种鱼类体内的主要材质为PE(20.85%)、PP(18.15%)和PET(15.83%)。鱼类胃肠微塑料的摄入丰度之间不具有显著差异,胃肠的微塑料摄入丰度显著高于鳃的丰度。鱼类个体(胃肠和鳃)的平均丰度为3.41±2.37 n/ind,胃肠和鳃平均丰度分别为2.30±1.91 n/ind(0.36±0.30 n/g w.w.)和1.11±1.20 n/ind(0.30±0.32 n/g w.w.)。斑海豹在胃、小肠前段、小肠后段、大肠、肝脏、肾脏六种组织中主要材质为PET(35.09%)、PP(19.30%)和PAN/PAA(10.53%),微塑料的丰度范围为0.1-0.48 n/g w.w.。6种脊椎动物体内微塑料的平均检出率为95.78±5.44%,以纤维状微塑料为主(36.17%-59.65%)粒径主要分布在200-2000μm的范围内。(4)微塑料由无脊椎动物到脊椎动物存在生物放大效应,微塑料的平均个体和单位质量摄入丰度的生物放大因子(BMF)分别为1.29和1.28。根据15N稳定同位素法估算生物的营养级,微塑料的个体摄入丰度在食物网中产生了生物放大效应,营养级放大因子(TMF)为1.73,个体平均摄入丰度与营养级(TL)之间存在正相关性,但单位质量的微塑料摄入丰度与营养级之间不具明显的相关性。

关键词： 微塑料   疏水性有机污染物   吸附   生物富集机制  

摘要： 近年来,海洋和淡水环境中微塑料污染已成为全球关注的热点问题。微塑料不仅会对生物体造成物理损伤,而且微塑料会吸附环境中的疏水性有机污染物(HOCs),也能释放其本身含有的添加型疏水性有机化合物至表面,从而形成复合污染物进入生物体。然而,有关微塑料在污染物生物富集过程中发挥的作用及其机制还不清楚。本文从实验室暴露、野外富集和模型模拟研究3个方面对微塑料作用下HOCs的生物富集规律进行了综述,总结了微塑料作用下的生物富集机制。最后,针对微塑料对HOCs生物富集作用的研究方向提出了几点建议。

关键词： 微塑料   富勒烯   海洋体系   共迁移  

摘要： 采用海水和天然海砂,模拟构建了一维柱状的海洋多孔介质体系,研究了粒径1μm的聚苯乙烯微塑料(PS)与富勒烯(C60)在海水饱和砂柱中的共迁移行为.结果发现:单体系下,15mg/L PS的穿透率(Meff)和最大穿透浓度(MEC)可分别达到36.8%和0.42;而15mg/L的C60团聚明显,其Meff和MEC值仅分别为16.8%和0.22.当15mg/L PS与15mg/L C60 1:1共存时,PS能与部分C60形成稳定共团聚体,促进C60迁移;但反之C60却抑制了PS迁移.如果将双体系下PS的浓度由15mg/L增至45mg/L,PS对C60的迁移促进则转变为迁移抑制,这主要源于PS-C60共团聚体体积的增大和数量的增加.

关键词： 海洋微塑料   目视分析法   光谱分析法   热分析法  

摘要： 海洋微塑料污染目前已成为全球性的环境问题,近年来海洋微塑料检测技术越来越受到人们的关注。本文简要总结了微塑料样品采集及处理方法,并从检测方法的角度系统综述了近些年来微塑料检测技术的研究进展,涉及目视分析法、光谱法(如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法)、热分析法以及其他分析方法等(如质谱法以及扫描电子显微镜-能谱仪联用法)。本文简要评价了各类检测方法的优缺点,以期为海洋微塑料检测技术的发展提供参考,并探讨了未来海洋微塑料检测技术的发展方向。

关键词： 海洋生物学   海洋微塑料   深海归宿   生态危害   生物降解   海洋微生物  

摘要： 塑料垃圾在近海、大洋水体和沉积物中均广泛存在,并不断累积,对海洋生态系统构成了重大威胁,引起了国际社会的高度关注。本研究从环境生态和塑料降解微生物两个角度回顾了近几年相关方向上的研究进展,包括国内外海洋塑料特别是海洋微塑料在近海与深海等环境中的分布与丰度,以及近海、大洋等环境中降解菌多样性及其降解机制。总体而言,微塑料广泛分布在多种海洋环境,特别是在河口和近海的海水和沉积物,近岸沙滩,以及大洋环流中心;目前已报道的塑料降解菌及其降解酶主要来自陆地土壤和塑料垃圾处理环境,并以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)降解菌和降解酶的研究最为深入。当前,中国科学家已在近海、大洋深海(深渊)以及极地等大洋环境中,开展了微塑料分布特征和丰度调查,并在生态危害方面开展了研究,但在海洋塑料降解微生物方面还鲜有报道。塑料在海洋环境中的最终归宿以及微生物在塑料降解过程中的作用亟待评估,建议在大洋深海科考中整体布局、联合开展这两个方面的相关研究。

关键词： 微塑料   海洋环境   生态毒性   载体  

摘要： 微塑料由于颗粒小难去除分布广等特性,成为日益备受关注的一种新型污染物,尤其是在海洋环境中。该文参考了近年来国内外关于微塑料的报道,从来源、分布以及其对生态系统的影响等方面综述了微塑料在海洋环境中的生态毒性效应。其中对生态系统的影响主要包括:对动植物造成损伤、随营养级积累、释放和吸附有毒物质、微生物载体等四方面。并提出后续关注方向,如加强纤维与轮胎细颗粒等类型微塑料、微塑料与其它污染物联合吸附暴露风险以及从源头防控策略等方面研究。