摘要： 据初步估算,全球每年向海洋输出的塑料垃圾可达480万至1270万吨,其中直径小于5毫米的塑料颗粒被称为微塑料。全球海洋中99. 9%的塑料"藏在看不见的地方"。近年来,塑料开始在世界所有海洋中被发现,其中90%沉入了海床。专家说,这些塑料最终会在那里矿化。据估计,到2050年,塑料在全球海洋中的重量将超过

关键词： 塑料垃圾   病原微生物   新型污染物   食物链  

摘要： 文/李道季(1)最近,一篇关于英国女王向塑料宣战的文章在"朋友圈"刷屏,据说白金汉宫等王室房产内将禁用抛弃式塑料吸管和塑料瓶。这一新闻再次引发了人们对海洋塑料污染问题的关切。(2)塑料垃圾是海洋不能承受之重。据统计,全球每年有1000万—2000万吨的塑料垃圾进入海洋,随时间的流逝破碎成不计其数的微塑料存在于水体中,能够存

关键词： 微塑料   渤海湾近岸   表层水和沉积物   细菌群落   密度增长   16S rRNA高通量测序  

摘要： 微塑料是指具有不同形状、尺寸、颜色和聚合物类型,且其直径不超过5 mm的塑料碎片混合物。由于其体积微小并广泛存在于各类环境介质中,易被生物摄食,进而对生物体产生负面影响。目前,微塑料在世界范围内研究广泛,但是对于我国环渤海湾地区的微塑料浓度分布和污染特征还未曾可知。因此,本文以渤海湾近岸海域作为研究主体,研究了微塑料污染特征及其与微生物相互作用。具体结论如下:(1)在天津市近岸两个特征河口的表层水中,海河口和永定新河口的微塑料平均浓度分别为1333.3±782.1 n/m(n代表个数)和788.0±464.2 n/m。靠近海河口的大沽河口的浓度为2400.0 n/m。沉积物中,海河口沉积物中微塑料的浓度为234.7±89.6 n/kg dw,永定新河口的浓度为85.0±35.1 n/kg dw,而大沽河口的浓度为123.3±35.1 n/kg dw。在天津市近岸河口的微塑料中,纤维是最丰富的微塑料形状,分别占表层水和沉积物中微塑料总量的66.9%和53.2%。通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)鉴定,发现聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚丙乙烯(PS)是天津市近岸河口主要的聚合物类型。(2)根据16S rRNA高通量测序结果,微塑料、表层水和沉积物中平均OTUs数量分别为2213、1091和3419,表明微塑料可以为表面菌群提供良好的生活环境和足够的营养物质。在由河入海过程中,微塑料表面的OTUs数量基本保持不变,而水体和沉积物中的OTUs数量则随环境因子的改变出现很大的波动,表明微塑料可以作为保护载体,使附着在上面的细菌群落具有更强的抗逆性和环境适应性。微塑料表面的菌群结构与自然环境中的显著不同,聚合物类型对于细菌群落的影响很小。通过Bugbase在线预测软件对三种基质中细菌群落的功能进行了预测,结果表明微塑料表面的细菌群落具有更高的致病性和抗逆性。(3)微塑料在渤海湾近岸沉积物的平均浓度为192.3±138.9 n/kg dw,该浓度在世界范围内处于中等水平。模拟计算得出渤海沉积物中的微塑料的数量达到了5.34×10个,说明近岸沉积物是微塑料的一个重要的汇。采样所得的PE和PP在自然环境中的密度增长率分别为7.4%-12.6%和12.1%-17.5%。结果表明,生物污损和无机矿物与微塑料形成的异状聚集体是导致微塑料密度升高的原因。其中,生物膜在微塑料表面的形成增加了表面粘性,从而帮助微塑料捕捉和吸附密度更高的无机矿物,进而显著提高其密度。

关键词： 水库   微塑料   雌二醇   吸附  

摘要： 随着全球经济飞速发展,塑料被广泛应用于包装材料、汽车制造和医药等等各个领域。每年有大量塑料垃圾涌入淡水和海洋生态系统,引发了严重的环境污染问题。其中,直径小于5 mm的塑料颗粒被称为微塑料。从北极到南极,从表层水体到深海沉积物,都有微塑料的分布。根据塑料碎片来源不同,微塑料可分为初级微塑料和次级微塑料。初级微塑料即工业上生产的具有显微粒径的塑料。如磨料、清洁产品(磨砂类洁面产品、牙膏、去角质霜等)、塑料加工过程中使用的原材料和医药行业中使用的塑料微粒等,都属于初级微塑料。近年来,在海洋环境微塑料污染研究兴起之后,也有研究者开始关注内陆淡水环境的微塑料污染问题。还有研究者通过室内实验探索微塑料和水生生物之间的毒理作用、微塑料和各种污染物之间的吸附规律等。修建大坝隔断河流建成水库,水库周边尤其是大坝附近人口密度大,所受到的人类活动干扰比较多,蓄水后水库内水体流动有限,污染物的扩散随之受限,可能是微塑料聚集的潜在区域。三峡水库是中国最大的水库,坐落在重庆市至湖北宜昌的长江段,水库蓄水后产生了许多人为污染源,水库出现了重金属、有机污染物等生态环境问题。丹江口水库国家南水北调中线工程的水源地,水库的水质是中线工程成功的必要前提。针对这两座水库内微塑料污染的详细研究尚未展开,因此,本研究调查了三峡水库和丹江口水库的微塑料污染情况,希望能为中国水库微塑料污染现状提供有价值的背景信息。对三峡水库进行调查发现,在三峡水库,随着长江由农村流向城市,水中微塑料的浓度有逐渐增加的趋势,农村与城市之间微塑料的浓度有明显的差异(p<0.05)。在大多数采样点中,表层水和沉积物中的微塑料丰度并不成正比。表层水和沉积物中微塑料浓度与每个采样点到大坝的距离之间没有显著的相关性(p>0.05)。三峡水库微塑料以纤维状、透明、小体积和聚苯乙烯(PS)占优势。在水样中,密度较低的微塑料占大多数,如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE);在沉积物中占多数的是PS。此外,还对几种微塑料表面吸附的化学污染物(壬酸、对甲醛和甲硫氨酸等)进行了鉴定。在丹江口水库,经调查发现,表层水和沉积物中都广泛分布着微塑料,丰度范围分别为467-15017 n/m3和15-40 n/kg。水库主体区域微塑料污染水平不高,微塑料浓度最高的采样点位于丹江口市的丹江口大坝附近。丹江口水库样品中检测到的微塑料以纤维状、彩色颗粒、小尺寸微塑料(<2 mm)、PP为主。前人研究表明微塑料对多环芳烃、多氯联苯和抗生素等污染物具有较强的吸附性。本研究选取了环境激素中的雌二醇(Estradiol,E2)为吸附对象,研究其在PE、PP和PS三种成分微塑料上的吸附情况,并评估了外界温度和微塑料粒径大小对吸附作用的影响。结果显示,E2在三种微塑料上的吸附实验数值符合准二级动力学模型,对E2的吸附能力PE>PP>PS;微塑料对E2的吸附能力随温度的增加而降低;随着微塑料体积减小,比表面积逐渐增大,相应的吸附作用逐渐增强。本研究分析了三峡水库和丹江口水库水生态系统中微塑料的空间分布特征,讨论了微塑料污染物复合物在水库生态系统中的潜在影响,为进一步认识河流型水库的微塑料污染提供了有价值的参考资料;并通过室内模拟实验,对微塑料与雌二醇的吸附作用特征进行了研究,藉此分析了微塑料的环境风险。本研究丰富了内陆淡水系统(特别是饮用水源水库)微塑料污染数据,有助于饮用水源的水质改善和生态保护研究,三峡水库和丹江口水库微塑料风险评估与管理应引起重视。

ISBN: (纸本)9787030612793

关键词： 海洋污染   微塑料   莱州湾   西太平洋   表层海水  

摘要： 微塑料通常是指粒径lt;5mm的塑料颗粒，其化学性质稳定，能在环境中存在数百年至几千年，被认为是一种新型的持久性环境污染物。微塑料已经从河流、河口、海岸、海湾、大洋、海沟等各大水体以及沉积物中被检测出来。微塑料容易被浮游动物、鱼类、贝类等海洋生物误食，会对海洋生态系统构成潜在风险。本研究选取渤海莱州湾、西太平洋为研究区域，对表层海水、沉积物以及底栖生物中提取的微塑料的丰度、形状、颜色、表面形貌特征以及表面元素组成，从近岸和远海两个方面阐述微塑料污染的来源、分布。本文研究结果表明：　　（1）莱州湾表层海水中微塑料的平均丰度为53.67±26.40n/L，沉积物中的微塑料丰度平均为3.00±1.58n/g，大多数站位的微塑料粒径在50μm~0.5mm之间，无色、纤维状的微塑料在各样品中丰度最高。对海湾这种相对封闭的水体环境，表层海水中近岸微塑料丰度比较高，而湾内丰度较低;沉积物则由于河流入海、沉积物粒度等原因，近岸微塑料丰度较低，而湾内微塑料丰度较高。微塑料的分布具有极强的空间特异性。例如在莱州湾的B13站位，位于白浪河、虞河等河流的入海口，在近岸海水微塑料样品中丰度最小，为9.15n/L，但所有海水样品中，近岸的站位B10、B11、B12、B14、B15五个站位微塑料丰度较高，平均为83.97n/L;在近岸沉积物微塑料样品中B13丰度最大，为4.1n/g，而沉积物样品显示，近岸的站位B10、B14、B15三个站位微塑料丰度较低，平均为1.19n/g。莱州湾微塑料的主要来源来自河流的输入和湾内养殖尾水。　　（2）在莱州湾采集了潮间带和潮下带底栖生物、莱州湾海域中不同浮游、底栖、游泳动物的样品，并进行了简单的分类，将生物体裂解得到的微塑料进行分析，检测到莱州湾生物体内微塑料的含量在0.76-207.18n/g之间，不同物种体内微塑料的丰度不同且与物种的食性有关。潮间带对比潮下带，底栖生物量和物种较为丰富，但是对于微塑料的摄取没有明显差异。位于海水上层的浮游鱼类幼鱼最容易捕食微塑料，其次是底栖生物，游泳动物对微塑料的捕食相对较少。　　（3）西太平洋表层海水中的微塑料，平均为3.33±2.19n/L，大多数站位的微塑料粒径在50μm~0.5mm之间，纤维状和白色的微塑料，分别占西太平洋表层海水微塑料样品形状和颜色分布的最大比例。西太平洋沉积物中的微塑料丰度平均为1.25±0.52n/g，由于采样站位比较接近，所得西太平洋沉积物中微塑料的丰度比较接近。白色、纤维状的微塑料仍占有西太平洋沉积物微塑料样品中最大比例。西太平洋微塑料的丰度要高于南太平洋副热带环流、罗科尔海槽等已有报道的公海，与马里亚纳海沟中沉积物的微塑料丰度(0.27-6.20n/g)基本一致。西太平洋的微塑料来源于水体和大气环流的输送。

关键词： 微塑料污染物   土壤动物   生态毒性效应   繁殖行为   肠道微生物  

摘要： 微塑料(Microplastics，MPs)是一种新兴污染物，并且已被证实在环境中无处不在。微塑料对水生生物的生态毒性已经被广泛研究，然而很少有研究关注土壤动物。本研究选择不同粒径聚苯乙烯(0.04μm和4.5μm)和聚乙烯(＜500μm)塑料微球为研究对象，以跳虫Folsomia candida为实验动物，研究了跳虫对微塑料的摄入以及排泄情况，微塑料对跳虫回避、繁殖行为和肠道微生物的影响以及微塑料复合污染对跳虫繁殖行为的影响，系统地揭示了微塑料对跳虫的生态毒性效应，这对土壤中微塑料的生态风险评估具有重要意义。主要研究内容及成果包括:　　(1)跳虫能够摄入0.04μm和4.5μm的聚苯乙烯微塑料，主要分布在肠道中。粒径较小的微塑料在跳虫肠道内停留时间更长。环境浓度下4μm聚苯乙烯微塑料不会使跳虫产生回避行为，但能够显著抑制跳虫的繁殖率，当土壤中微塑料浓度达到0.005％时，其繁殖率即明显降低;浓度为1％时跳虫繁殖率下降58％，无明显的剂量-效应关系。基于繁殖的半数效应浓度(Half-maximal effective concentration,EC50)值为0.23％。　　(2)环境浓度的聚乙烯微塑料对跳虫的回避、繁殖行为有明显影响。跳虫对聚乙烯微塑料会产生显著的回避行为，且随着浓度升高，这种回避行为增强。28天的繁殖实验结果表明，随着聚乙烯微塑料浓度的上升跳虫的繁殖率呈现下降趋势。当微塑料浓度达到0.1％时，跳虫繁殖被明显抑制，在1％的最高微塑料浓度下，跳虫的繁殖率下降70.2％，基于繁殖的EC50值为0.29％。微塑料显著改变了跳虫肠道微生物群落，显著降低了跳虫肠道微生物的物种多样性。微塑料处理组中跳虫肠道内细菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)相对丰度显著降低，这可能是造成跳虫繁殖率降低的原因之一;而慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)、剑菌属(Ensifer)和寡氧单孢菌(Stenotrophomonas)相对丰度显著升高，这可能影响土壤中的养分循环和污染物转化。　　(3)微塑料复合污染对跳虫的繁殖毒性要显著低于单一微塑料污染的毒性。金霉素在土壤中浓度达到50mg/kg时会显著抑制跳虫的繁殖，基于繁殖的EC50值为177.7mg/kg。环境浓度下金霉素对跳虫的繁殖影响可能有限。当微塑料与有机污染物金霉素、BDE47和五氯酚复合污染土壤后，跳虫繁殖的抑制率相对于单一微塑料污染要显著缓解。

关键词： 海洋污染   微塑料   黄海   底栖生物   表面特征   重金属  

摘要： 海洋微塑料(＜5mm)作为一种新型污染物近几年逐渐被国内外重视起来，我国是塑料生产大国，微塑料污染严重，在近几年我国才开始开展海洋微塑料的研究。本论文选取黄海为研究海域，通过双密度浮选、分离及鉴定方法，研究了黄海表层海水、沉积物及底栖生物体内微塑料的类型、粒径、颜色、密度及其表面特征，初步探明了黄海环境和生物体中微塑料的分布特征，在方法学和基础数据方面为我国近海环境中微塑料污染及其生态风险评估提供了科学依据。　　本研究发现，在表层海水中微塑料类型包括纤维状、线状、碎片状、球状、颗粒状和薄膜状，以纤维状微塑料为主，颜色包括无色、红色、黄色、黑色、蓝色和白色，以无色为主。在沉积物中微塑料类型和颜色同表层海水一致。而底栖生物体内微塑料类型包括纤维状和碎片状，以纤维状为主。台风前与台风后桑沟湾水体中微塑料密度分别是63.6±37.4n/L和89.5±20.6n/L，沉积物中微塑料的密度分别是2178±369n/kg和3035±656n/kg，对比发现，台风后表层海水和沉积物中微塑料的密度明显增大，表明雨水是微塑料从陆源输入到海洋的重要方式，海水中的微塑料更多的下沉到沉积物中。桑沟湾牡蛎体内均检测到了微塑料，台风前4个站位牡蛎体内的微塑料的密度存在较大差异，每个牡蛎体内含有34.3–71个微塑料，台风后，每个牡蛎体内的微塑料数量在46–131之间，并且各站位牡蛎体内的微塑料均出现了极显著上升。黄海海域9种拖网底栖动物包括黄鮟鱇(Lophiuslitulon)、细纹狮子鱼(Liparistanakae)、高眼鲽(Cleisthenesherzensteini)、奇异指纹蛤(Acilamirabilis)、砂海星(Luidiaquinaria)、隆背黄道蟹(Cancergibbosulus)、紫蛇尾(Ophiopholismirabilis)、脊腹褐虾(Crangonaffinis)、枯瘦突眼蟹(Oregoniagracilis)体内微塑料的密度在1.7-47n/g之间。海水、沉积物及生物体中的微塑料在粒径分布方面微塑料主要集中在0.5mm以下。通过扫描电子显微镜和能谱图对黄海环境中的微塑料进行的表面特征观察得知：不同类型的微塑料表面形态各异，纤维状微塑料表明较为光滑但粘附有其他物质，碎片和颗粒状表面有明显的裂痕及网状结构，线状和球状则是由更细小的丝状和微球组成。从能谱图中可以看出微塑料表面含有Na、Cl、Fe、Mg、Si、Al、S、K、Ca、O等其他元素，说明了微塑料表面附含了铁、铝氧化物，农药等有毒物质，这也使得微塑料可以作为重金属、农药等有毒物质的运输载体，通过海洋流动从而造成扩散污染。

关键词： 海洋微塑料   国际环境法   国际法规制   国际组织  

摘要： 海洋垃圾80%以上来自陆地,其中塑料垃圾占比高达80-95%。其中,微塑料问题已经成为与气候问题一样严重的国际环境问题,不仅严重威胁海洋生态安全、食品安全,而且对人类健康也造成负面影响。人们对此缺乏认识,因此迫切需要提高对其重视程度和对其进行规制。通过分析已有国际公约,从中可以找到涉及对该问题的规制,但其规制范围和效果较差。因此将视角转向正在发展的国际规制,这些规制相比之下对海洋微塑料问题更加有效,但也面临一些不足。同时,作为国际环境问题,海洋微塑料问题的规制需要国际社会一同行动。最终想通过探讨建立起一个针对海洋微塑料问题的逐步发展的完整的国际法规制体系。

关键词： 微塑料   小水体   蝌蚪   青鳉鱼   毒性效应  

摘要： 微塑料这一新型污染物因在全球范围内广泛分布,已受到人们极大的关注。随着塑料年产量的不断增加,塑料垃圾总量随之攀升。大塑料破碎降解成微塑料后在陆地环境中积聚,特别是在人为影响较大的区域。当前微塑料污染主要集中在对海洋生态系统的研究,尽管已有大量研究指出其来源主要是陆源塑料垃圾的输入,但是目前对这方面的认识仍然比较缺乏。陆源微塑料经雨水径流、大气沉降等途径进入到湖泊、河流等淡水大水域中,同时也会进入到池塘、沟渠等小水体中。小水体是全球数量最多的淡水生态系统,具有高物种多样性和众多生态服务功能。因其体积小且呈斑块状,易受到污染物污染,而目前却并未见小水体微塑料污染的研究。因此,本论文结合室内外研究对小水体的环境介质和栖息生物进行了微塑料污染特征的调查,同时探究了微塑料在水生生物体内的动力学过程和毒性效应。首先,本研究选取了中国人口密集和人类活动频繁的长江三角洲城市群——上海和浙江的25个小水体进行微塑料分布特征的调查。结果表明,微塑料在小水体中普遍存在,不同位点的微塑料丰度存在差异性。表层水中微塑料的平均丰度为0.5-21.5个/L;主要形状是纤维,占比87.8%;且聚酯纤维（PES）含量最高,占78.5%。表层沉积物中微塑料的平均丰度为35.8-3185.3个/kg;纤维和碎片基本各占一半,占比分别是42.6%和55.4%;最多的聚合物类型则是聚丙烯（PP）,其中纤维状PP占39.6%,碎片状PP占36.4%。＜0.5 mm的微塑料在水体和沉积物中均是最多的,分别占45.5%和69.9%,且随微塑料尺寸的增大,微塑料的丰度呈逐渐减少趋势。然后,以池塘这一在各景观普遍存在的小水体为例,进一步详细探究了雨水径流对小水体微塑料污染的影响。选取美国达勒姆地区3个自然形成和3个人工设计的暴雨残留池进行了区域性和季节性的微塑料调查。结果表明,高密度区的人工设计的暴雨残留池的表层水中的微塑料平均丰度为1.7±1.2个/L,表层沉积物中的微塑料平均丰度为274.8±193.5个/kg,显著高于人口稀疏的绿色区域暴雨残留池的表层水（0.8±1.0个/L）和表层沉积物（97.5±85.1个/kg）中的微塑料平均丰度（p＜0.01）。不同采样季节对比发现,高密度区暴雨残留池中的微塑料丰度随降雨量增多而增加,尤其是沉积物中微塑料显著增加,而绿色区域的暴雨残留池中的微塑料丰度与降雨量无关。对比人工设计的暴雨残留池出入口的微塑料污染发现,沉积物中无差别,但入口表层水中的微塑料丰度高于出口处,猜想微塑料可能随水流分散在整个池塘中或者由出口流出。暴雨残留池中的微塑料尺寸主要集中在＜0.5 mm,表层水中以纤维居多,沉积物中微塑料碎片稍多,聚合物类型主要是PP。对比中美小水体中的微塑料污染发现,我国小水体中的微塑料丰度远高于美国暴雨池,一方面可能由于我国上海和浙江的人口密度大、塑料垃圾产量大造成的,另一方面可能是暴雨池中的微塑料随水流从出口流出的原因。微塑料在小水体中的普遍存在和持久性令人担忧,因为它们可能会被小水体中的栖息生物摄食,从而对生物的健康构成潜在的威胁。为了了解小水体中栖息生物体内的微塑料污染特征,我们同时采集了上海和浙江小水体中的4种蝌蚪和食蚊鱼进行了研究。结果表明,在蝌蚪体内微塑料普遍存在,泽陆蛙（Rana limnochari）、中华蟾蜍指名亚种（Bufo gargarizans）、饰纹姬蛙（Microhyla ornata）和黑斑侧褶蛙（Pelophylax nigromaculatus）蝌蚪体内的微塑料丰度分别为0-2.7±0.8个/只（按重量计:0-168.5±52.0个/g）,0.2-1.9个/只（2.4-56.9个/g）,0.5-2.6个/只（35.2-157.9个/g）和1.3-1.8个/只（3.0-4.5个/g）。在同一位点采集的不同种蝌蚪体内微塑料丰度均有显著差异,并且发现泽陆蛙蝌蚪体长和蝌蚪体内微塑料丰度（以个体计算）存在正相关性（pc=0.589,p＜0.001）。通过分析环境介质和蝌蚪体内的微塑料特征,同时结合蝌蚪的生活习性,我们认为蝌蚪体内的微塑料主要来自于水体。食蚊鱼体内微塑料平均丰度为0-0.2个/条（0-1.9个/g）,显著低于蝌蚪体内的微塑料丰度,这可能与生物的摄食方式及微塑料在生物体内的残留时间有关。前面已经证实微塑料在小水体的栖息生物体内普遍存在,为了探究生物如何摄入微塑料,是否能够排除微塑料以及微塑料对生物的毒性如何,接下来我们在室内进行模拟暴露实验对这些问题进行了研究。首先我们利用室内经典的两栖类模式生物——热带爪蟾的蝌蚪以及荧光示踪粒子——聚苯乙烯微球探究了微塑料在水生生物体内的毒动力学过程。结果表明,聚苯乙烯微球（1和10μm）可以通过口和鳃进入蝌蚪体内。在暴露1 h后即可进入蝌蚪体内,但6 h后便以粪