陳宏偉，陳燕珍，劉憲華，屠建波，白璐

（1.天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300350；2.國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，天津 300457）

塑料由于具有較低的熱導(dǎo)率、較大的強(qiáng)度、高耐用性等優(yōu)勢，在全世界范圍內(nèi)得到了極為廣泛的應(yīng)用（Andrday，2011）。塑料是一類持久性聚合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在環(huán)境中可存在數(shù)百年甚至更久（Thompson et al，2004）。塑料污染已經(jīng)對全球經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅（Eerkes-medrano et al，2015）。截至2015 年，全球塑料產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了3.22 億噸（冉文，2018）。這些塑料垃圾每年有大概10%進(jìn)入到海洋中，使得海洋受到越來越嚴(yán)重的污染（Browne，2008）。海洋環(huán)境中的塑料經(jīng)過物理（機(jī)械作用、風(fēng)力和海流）、化學(xué)和生物作用等破碎或降解成體積更小的顆?；蚶w維狀的塑料，即微塑料（Alimi et al，2018；Wright et al，2013）。近幾年，微塑料已經(jīng)在生活中普遍存在。2004 年，Thompson 第一次在《Science》上提出微塑料一詞（Thompson et al，2004；Murray，2011），將小于5 mm 的塑料顆粒定義為微塑料，微塑料作為一種新型的污染物，成為科學(xué)家近些年的研究熱點(diǎn)之一。海洋微塑料污染也成為全球重大的環(huán)境問題（李瀟等，2019）。

微塑料可導(dǎo)致生物生長發(fā)育變得緩慢，生物攝食率降低，行為活動(dòng)發(fā)生異常，甚至?xí)斐缮锼劳觯↙nnstedt et al，2016；Kind et al，2017）。微塑料由于其比表面積大，疏水性強(qiáng)，顆粒小等特點(diǎn)，能夠吸附重金屬和有機(jī)污染物，對生物產(chǎn)生聯(lián)合毒性效應(yīng)（孫承君等，2016；夏斌等，2019），有機(jī)污染物中的多環(huán)芳烴具有致癌和內(nèi)分泌干擾作用（張晨晨等，2018），有機(jī)氯農(nóng)藥硫丹能影響魚類的生理和生殖（劉慧慧等，2015），重金屬對生物有毒性效應(yīng)作用（寧璇璇等，2013），微塑料吸附有機(jī)污染物和重金屬進(jìn)入海洋環(huán)境，對海洋生物造成潛在的威脅。

海洋中微塑料的來源多種多樣，主要有陸源輸入和海源輸入，其中陸源輸入是海洋微塑料的一個(gè)重要來源（Wang et al，2014），海源輸入包括海上漁業(yè)，濱海旅游業(yè)，運(yùn)輸業(yè)等（Hinojosa et al，2009；Zhao et al，2014）。我國每年都有大量微塑料排入海洋中，渤海、黃海、東海、南海等海域表層水體中都檢測到大量微塑料（Zhao et al，2015）。Zhang等（2017）在渤海發(fā)現(xiàn)微塑料的主要成分是聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。周倩等（2016）在山東沿海旅游海灘及河口中檢測出聚乙烯和聚丙烯成分的微塑料，在椒江、甌江和閩江河口采集的樣品中塑料顆粒粒徑范圍是0.50 ～ 10.16 mm，其中小于2 mm 的微塑料顆粒在70%以上，在長江口檢測出的微塑料顆粒含量約為4 173 個(gè)/m3（Zhao et al，2015）。Marcus 等（2013）在美國勞倫蒂安五大湖中檢測出微塑料碎片，平均豐度約為43 000 個(gè)/km2。美國切薩皮克灣內(nèi)的4 個(gè)河口檢測出0.3～5.0 mm的微塑料，濃度與人口密度和流域內(nèi)城市發(fā)展比例呈顯著正相關(guān)關(guān)系（Yonkos et al，2014）。

本文主要從天津海岸線附近入海排污口采集微塑料，研究排污口中微塑料的形狀、粒徑、顏色、和成分，對排污口中微塑料的分布特征進(jìn)行分析，了解微塑料的分布情況，為渤海微塑料的污染防治和治理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

濱海新區(qū)位于天津東部沿海地區(qū)，環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈的中心地帶，主要由塘沽區(qū)、漢沽區(qū)和大港區(qū)三個(gè)區(qū)域組成，還有海濱旅游區(qū)，海港物流區(qū)，中新生態(tài)城，臨港工業(yè)區(qū)，南港工業(yè)區(qū)等9 大功能區(qū)。本文研究區(qū)域?yàn)闉I海新區(qū)附近海域入海排污口，主要覆蓋區(qū)域?yàn)樘凉羺^(qū)，漢沽區(qū)和大港區(qū)，圖1 為入海排污口的采樣地點(diǎn)。

圖1 排污口采樣站位圖

1.2 樣品采集

1.3 樣品處理

1.4 儀器鑒定

1.5 污染控制

1.6 數(shù)據(jù)處理

本實(shí)驗(yàn)利用Excel 2007 處理數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.5 繪制站位圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 天津入海排污口MPs 的形狀和粒徑分布

本研究中檢測出來的微塑料主要有纖維、碎片、薄膜3 種形狀， 主要從大港、 塘沽和漢沽3塊區(qū)域進(jìn)行分析，3 塊區(qū)域平均MPs 含量分別約為359 個(gè)/m3、324 個(gè)/m3、450 個(gè)/m3。羅 雅 丹 等（2019）在青島海水浴場海水中發(fā)現(xiàn)MPs 平均含量為5.05 伊103～1.25 伊104個(gè)/m3，海水浴場沙灘沉積物中MPs 平均含量為3.10 伊103個(gè)/m2，污染物較高可能與采樣點(diǎn)是功能區(qū)和人工打水方式有關(guān)。由圖2可知，大港、塘沽和漢沽微塑料形狀主要是纖維，分別占70.9%、76.1%、78.4%，其次是碎片，分別占26.6%、19.5%、20.4%，最少的是薄膜，分別占2.5%、4.4%、1.2%。每塊區(qū)域中大部分站位纖維狀微塑料都超過50%。微塑料粒徑大小為1 ～ 5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125 ～ 0.5 mm 3 種。由圖3 可知，大港區(qū)域排污口1～5 mm、0.5～ 1 mm和0.125～0.5 mm 的MPs 比例分別為29.4%、31.0%、39.6 %；塘沽區(qū)域排污口1 ～ 5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125～ 0.5 mm 的MPs 比例分別為37.3 %、32.9%、29.8%；漢沽區(qū)域排污口1～5 mm、0.5～1 mm 和0.125～0.5 mm 的MPs 比例分別為47.9%、23.8%和28.3%。

圖2 不同形狀微塑料數(shù)量比例

圖3 不同粒徑微塑料數(shù)量比例

天津入海排污口中纖維狀MPs 豐度最大，這與其他研究結(jié)果一致。在青島海水浴場的表層海水中發(fā)現(xiàn)纖維狀的MPs 比例最大，占到48.73%（羅雅丹等，2019）。Browne 等（2011）在兩極到赤道之間18 個(gè)地點(diǎn)的海岸線發(fā)現(xiàn)很大比例的纖維狀MPs，這些纖維可能是洗滌衣服產(chǎn)生的污水所造成。環(huán)境中的纖維狀MPs 主要來源于旅游業(yè)、服裝紡織業(yè)、漁業(yè)和海運(yùn)等（Duis et al，2016）。天津入海排污口中的纖維狀MPs 也可能來自洗滌衣物產(chǎn)生的污水、旅游業(yè)、服裝行業(yè)及漁業(yè)。大港區(qū)域各站位總體上0.125～0.5 mm 的MPs 含量最多，并且含量隨著粒徑的增大而減小，與很多研究中隨著MPs 粒徑的增大而含量減少結(jié)果相符（Tang et al，2018）。塘沽區(qū)域排污口1 ～ 5 mm 的MPs 含量最多，大部分站位1～5 mm 的MPs 含量都在40%左右，然而MPs 含量卻隨粒徑增大而增大，可能是這塊區(qū)域工業(yè)比較發(fā)達(dá)，剛生成的MPs 數(shù)量多，因此大粒徑的MPs 比例多。漢沽區(qū)域排污口1 ～5 mm 的MPs 含量最多，在0.5 ～ 1 mm 之間最少，MPs 的含量與粒徑之間沒有明顯特征。MPs 粒徑與含量不成反比例關(guān)系，與來源有關(guān)（羅雅丹等，2019）。微塑料尺寸的下限取決于采樣方法即網(wǎng)篩的最小直徑（Hidalgo et al，2012），本研究中最小粒徑為0.125 mm，會(huì)造成實(shí)際微塑料豐度偏小，一般河口0.5 ～1 mm 的粒徑比較普遍（周倩等，2015），甌江口、椒江口和閩江口0.5～ 2 mm的微塑料比例在70%以上（Zhao et al，2015）。河口離污染源較近，剛生成的微塑料較多（羅雅丹等，2019），所以小于0.125 mm 的MPs 對結(jié)果影響較小。

2.3 天津入海排污口MPs 的顏色分布

圖4 為天津入海排污口不同顏色MPs 比例，入海排污口中檢測到的MPs 顏色有黃色、白色、黑色、紅色、藍(lán)色、綠色6 種。從圖中可知，大港、塘沽和漢沽3 塊區(qū)域排污口MPs 黑色比例最多，白色比例較少，各個(gè)站位中黑色、藍(lán)色和綠色比例占多。大港區(qū)域排污口黑色比例最大，比例為31.9%，最小的是綠色，其次是藍(lán)色。塘沽區(qū)域排污口黑色比例最大，最小的是綠色，與大港區(qū)域排污口類似。劉濤等（2017）在東海水體中檢測出白色MPs 比例最大，黑色比例最小，顏色較深的MPs 應(yīng)該自于生活垃圾和塑料廢棄物，深色MPs可能來源于周邊的垃圾廢棄物，以及漁民廢棄的漁網(wǎng)、漁線。

圖4 不同顏色微塑料數(shù)量比例

漢沽區(qū)域排污口黑色MPs 比例最大，比例為34.5%，大于其他兩塊區(qū)域，其次是綠色。這塊區(qū)域旅游業(yè)繁榮，微塑料大部分來源于生活污水，綠色MPs 很可能來自漁網(wǎng)。深色的MPs 顆粒表面更容易吸附銅、鉛等重金屬元素，更容易被海洋生物吸入體內(nèi)，對生物造成雙重毒害作用（Turner，2018；Zhao et al，2015）。魚類也更喜歡吸附黑色的MPs（Lusher et al，2013），因此，沿海區(qū)域排污口中深色的MPs 排入渤海灣，可能對渤海海洋生物造成較大的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 天津入海排污口MPs 的成分分布

圖5 為天津入海排污口不同成分MPs 比例，入海排污口中檢測到的MPs 成分有聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA）、聚對苯二甲酸乙二醇脂（PET）、纖維素塑料（CE）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物（ABS）、環(huán)氧樹脂（EP）、聚丙烯聚乙烯共混物（PP-PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、共混物，此外還檢測出非塑料成分，圖6 為不同成分微塑料的紅外光譜圖。

圖6 不同成分微塑料紅外光譜圖

圖5 不同成分微塑料數(shù)量比例

從圖中可知，大港、塘沽和漢沽3 塊區(qū)域排污口MPs 成分豐富，各站位不同成分MPs 的比例也不同。大港區(qū)域排污口MPs 成分PET 比例最大，比例為54.2 %；其次是PP-PE，比例為20.4 %；第三為ABS，比例為9.3 %。同時(shí)還檢測出5.9%的非塑料成分物質(zhì)。大部分站位PET 含量最高，超過40%。塘沽區(qū)域排污口MPs 成分含量較高的也是PET、PP-PE、ABS，比例分別為38.3 %、19.8%和9.5%，檢測出的非塑料成分比例為5.9%。其他研究也報(bào)道PET 含量最高，如羅雅丹等（2019）在青島近海岸海水浴場中檢測發(fā)現(xiàn)沉積物中含量最高的是PET，比例為37.5 %。衣服纖維破碎后產(chǎn)生的纖維MPs 主要成分就是PET。青島海水浴場PE 和PP 成分來源主要是釣魚線和塑料繩。趙世燁等（2017）在珠江口和北部灣岸灘中發(fā)現(xiàn)含量最高的是PP 和PE。PET、PP、PE 這3 種MPs 主要應(yīng)用在旅游業(yè)、漁業(yè)和包裝行業(yè)（Auta et al，2017）。排污口中纖維狀的MPs 成分主要是PET，主要來源可能是生活洗滌污水、漁網(wǎng)以及沿海附近的工業(yè)。漢沽區(qū)域排污口含量較高的MPs為PP-PE、PET、CE，比例分別為23.4%、19.4%和15.4 %，非塑料成分比例為7.7 %。徐沛等（2019）在長江口沉積物中也檢測出六溴聯(lián)苯和三水合氧化鋁等非塑料成分。大部分站位PP-PE 含量相對較高。

天津入海排污口中檢測出的MPs 主要成分是PET 和PP-PE，大部分形狀是纖維狀。污染源可能來自附近生活污水、漁業(yè)、旅游業(yè)和工業(yè)。人口越密集的地區(qū)MPs 污染越嚴(yán)重，說明陸源污染是MPs 的主要來源。入海排污口會(huì)將陸地MPs 排入渤海，治理入海河流中的MPs 對減輕天津附近海域MPs 污染具有重要意義。

3 結(jié)論

本文對入海排污口中MPs 的形狀、粒徑大小、顏色、成分的分布特征做了調(diào)查分析。大港、塘沽和漢沽3 塊區(qū)域MPs 形狀主要是纖維狀，分別占70.9 %、76.1 %和78.4 %。MPs 的粒徑大小分為1 ～5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125～0.5 mm 3 種，大港區(qū)域排污口MPs 含量最大的是0.125～0.5 mm，含量隨著粒徑的增大而減??；塘沽和漢沽區(qū)域排污口MPs 含量最大的是1～ 5 mm。排污口中檢測到的MPs 顏色主要有黃色、白色、黑色、紅色、藍(lán)色、綠色6 種，3 塊區(qū)域排污口MPs 黑色比例最多，白色比例都較少。顏色較深的比例較大，主要來源可能是垃圾廢棄物、漁民廢棄的漁網(wǎng)、漁線。檢測到的MPs 成分主要有PVC、PA、PET、CE、ABS、EP、PP-PE、PMMA 和共混物，含量最大的是PET 和PP-PE 兩種。排污口中MPs 主要來源可能是生活污水、漁業(yè)、旅游業(yè)和工業(yè)。陸源輸入是渤海MPs 污染的主要原因，治理入海河流中的MPs 對減輕天津附近海域MPs 污染具有重要意義。