山东半岛典型近岸水域微塑料的赋存特征及源汇解析

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微塑料指的是粒径小于5 mm的塑料碎片、颗粒或纤维,作为一种新兴污染物,近年来备受全球研究者的关注。微塑料的粒径小,广泛分布于海洋环境中,据预测到2025年全球海洋中塑料垃圾量将高达2.5亿吨。微塑料难以自然降解,其自身或通过与其他污染物的联合作用能够对海洋生态环境及水生生物产生严重的威胁。近岸沉积环境是海洋微塑料污染的主要富集区,评估该区域微塑料污染的污染特征,解析沉积物微塑料分布的来源和归趋,为探究近海微塑料的迁移规律以及其生态风险提供基础资料,也为我国更好地保护海洋生态环境提供科学依据。本文选取山东半岛不同类型的近岸海域作为研究区域,其中包括岛礁系统(长山列岛)、半封闭海湾(莱州湾和靖海湾)和开放海域(文昌鱼保护区和大竹蛏保护区),调查长山列岛沉积物、生物体以及莱州湾、靖海湾、文昌鱼保护区和大竹蛏保护区沉积物中微塑料的丰度、类型(尺寸、形状、颜色)和聚合物成分,阐明山东半岛典型近岸海域中微塑料的污染现状,利用香农指数评价微塑料来源的多样性,并分析半封闭海湾和开放海域中沉积物粒径对微塑料分布的影响,探讨不同类型典型海域沉积物中微塑料的源和汇,主要结论如下:(1)长山列岛中微塑料的丰度范围为133.14~499.82个/kg,平均丰度为252.59个/kg。微塑料的尺寸以<500μm为主,占微塑料总数的70%以上;微塑料的形状以颗粒状为主,其次为碎片状和纤维状;微塑料的颜色以透明色为主。沉积物中微塑料的主要聚合物类型包括玻璃纸、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯。(2)长山列岛生物体内的微塑料丰度为0.19~3.79 items/individual,鱼类肠道内微塑料丰度要高于养殖扇贝内脏团的微塑料丰度;生物体中微塑料的形状以纤维状为主,其次为碎片和颗粒;生物中微塑料的颜色大多为透明色,丰度最低的颜色为黑色;最小尺寸的微塑料(<300μm)在生物中检出率高(85.91%);在生物中检测到的主要聚合物类型为玻璃纸、纤维素和聚乙烯,其中玻璃纸是在多种生物体中检测到,而聚乙烯仅在养殖扇贝中被检测到。(3)山东半岛两个半封闭海湾(莱州湾和靖海湾)以及两个开放海区(文昌鱼保护区和大竹蛏保护区)所有站位沉积物中微塑料的丰度范围为56.6~855.4个/kg,平均丰度为427.6±218.2个/kg,四个区域沉积物中微塑料的平均丰度由高到低顺序为靖海湾(603.5±217.6个/kg)、莱州湾(404.1±128.3个/kg)、文昌鱼保护区(395.4±259.5个/kg)和大竹蛏保护区(319.0±308.0个/kg)。莱州湾沉积物中,纤维为主要的形状;靖海湾以碎片为主,大竹蛏保护区以颗粒为主,文昌鱼保护区沉积物中,颗粒和纤维是主要的微塑料形状。在所有四个调查点中,最小尺寸类别(53~300μm)的微塑料最丰富(>80%)。在所有样品中共检测到16种聚合物类型,不同区域沉积物中聚合物成分的百分比各不相同,其中聚乙烯是所有地点最常见的聚合物成分。(4)根据多样性指数结果分析显示,莱州湾的微塑料多样性指数最高,长山列岛微塑料多样性指数最低,表明莱州湾的微塑料来源最为复杂。在半封闭海湾中,微塑料丰度与沉积物粒度之间存在显著的负相关(p<0.05),而在开放海岸带二者之间未有相关关系(p>0.05),表明沉积物粒径越小,半封闭海域沉积物中微塑料的积累量越高。在沉积物粒径与大尺寸的微塑料的相关性分析中,发现只有靖海湾中二者存在显著关系,这可能与靖海湾是一个低能海洋环境有关,海洋水动力条件和沉积环境相对稳定,受洋流和其他因素影响较小,导致其沉积物中微塑料大量积累。因此,在不同的海洋沉积物环境中可能存在不同的微塑料运输模式。
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