摘 要：使用拖網(wǎng)法對(duì)江蘇省南通市近岸海域表層海水微塑料樣本進(jìn)行采集，分析了微塑料的豐度、形態(tài)特征、組成分布情況。南通市近岸海域表層海水微塑料平均豐度為0.07個(gè)/m3，分布范圍為0.01 ～0.16個(gè)/ m3；微塑料粒徑以1～5 mm為主，占比67.1%，潛在海洋生態(tài)危害大；微塑料形狀中薄膜狀占比最高為38.3%，顏色以白色、綠色和透明為主，占總體的82.2%；共檢出11種微塑料類型，聚乙烯占比最高為52.1%，其次為聚丙烯（13.7%）、纖維素（11.0%）；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，微塑料聚合物化學(xué)毒性處于高風(fēng)險(xiǎn)（Ⅲ級(jí)），污染負(fù)荷處于低風(fēng)險(xiǎn)水平（Ⅰ級(jí)）。南通市近岸海域表層海水微塑料豐度與我國(guó)其它沿海城市近岸海域相比，處于較低水平，點(diǎn)位間分布不均勻；不同海域間微塑料來(lái)源受鄰近陸域人類活動(dòng)的影響大，呈現(xiàn)一定的區(qū)域性特征；塑料減排的同時(shí)應(yīng)該嚴(yán)控高毒類塑料進(jìn)入環(huán)境。

關(guān)鍵詞：微塑料；表層海水；分布特征；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；南通近岸海域

中圖分類號(hào)：X82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9655（2024）05-00-06

0 引言

塑料進(jìn)入環(huán)境之后，在機(jī)械、風(fēng)化、生物分解等作用下會(huì)逐漸分解，從大塑料變成小塑料或塑料碎片[1]。通常人們將粒徑＜5 mm的塑料碎片統(tǒng)稱為微塑料，在實(shí)際研究中，微塑料被賦予了多種尺寸范圍[2]。目前，每年從沿海地區(qū)流入海洋的塑料約有4.8～1270萬(wàn)t，占海洋垃圾的60%～80%，這些塑料垃圾破碎分解后會(huì)產(chǎn)生大量微塑料，積聚在河口和沿海地區(qū)，最終通過(guò)地表徑流、大氣沉降等多種方式進(jìn)入海洋水體[3-4]。微塑料由于其粒徑小，易被海洋生物捕食，其攜帶的有機(jī)污染物、重金屬和有害微生物等會(huì)在食物鏈中引發(fā)毒性放大效應(yīng)，進(jìn)而危害人類健康[5-7]。

2022年我國(guó)《新污染物治理行動(dòng)方案》中明確提出對(duì)微塑料等新污染物開(kāi)展調(diào)查監(jiān)測(cè)，評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)狀況，識(shí)別主要環(huán)境排放源等。南通東瀕黃海，海岸線北起老壩港，南至圓陀角，全長(zhǎng)206 km，占江蘇省海岸線的21.3%，沿海工業(yè)、漁業(yè)發(fā)達(dá)。目前該地區(qū)近岸海域的微塑料分布和污染背景還未開(kāi)展常規(guī)監(jiān)測(cè)，缺乏詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄。所以對(duì)南通近岸微塑料污染研究中微塑料豐度、粒徑、顏色、類型、組成等物理化學(xué)性質(zhì)的分析測(cè)定，不僅可以為南通近岸海域微塑料來(lái)源提供依據(jù)，而且對(duì)南通微塑料環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估提供技術(shù)支撐。此前，國(guó)內(nèi)對(duì)近岸海域微塑料研究多集中于海灣、河口等人類活動(dòng)影響較大的區(qū)域[8]，對(duì)南通市近岸海域表層海水樣品進(jìn)行分析研究，也將豐富近岸海域研究類型，提供更多近岸海域微塑料數(shù)據(jù)，多方面體現(xiàn)我國(guó)近岸海域微塑料污染現(xiàn)狀。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間與點(diǎn)位

采樣時(shí)間為2023年8月，采樣點(diǎn)位選擇南通市啟東（A1）、如東（A2）、海安（A3）三個(gè)沿海城市近岸海域，位于黃海南部。其中A1離岸較遠(yuǎn)，A2、A3離岸較近，A2海域鄰近陸域?yàn)榛瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)和養(yǎng)殖合作社，人類活動(dòng)頻繁，每個(gè)海域各布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，詳見(jiàn)圖1，共采集9個(gè)樣品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

樣品采集和分析方法參照國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心編制的《海洋微塑料監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程（試行）》，采用拖網(wǎng)法以水平拖動(dòng)的方式進(jìn)行采樣，樣品采集后裝入棕色玻璃瓶中，4℃下冷藏保存帶回實(shí)驗(yàn)室分析。樣品處理后用體式顯微鏡觀察其中的塑料微?；蛞伤扑芰系奈⒘?，統(tǒng)計(jì)樣本中微粒的豐度、形態(tài)、尺寸和顏色等信息。使用激光紅外成像儀和傅里葉紅外顯微光譜儀對(duì)挑選出的微粒進(jìn)行成分鑒定，將掃描得到的光譜圖與圖庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，得到微粒的化學(xué)組成成分信息，從而判斷其是否為微塑料。

1.3 主要試劑與儀器

硫酸、過(guò)氧化氫、氯化鈉、七水合硫酸亞鐵：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；玻璃纖維濾膜：0.7 μm，Whatman；表層水體微塑料采樣器：采樣網(wǎng)具為Manta網(wǎng)（網(wǎng)口尺寸1 m×0.4 m，網(wǎng)衣長(zhǎng)度3.5 m，網(wǎng)衣孔徑0.33 mm）；不銹鋼網(wǎng)篩：5.0 mm和0.1 mm；恒溫干燥箱：精度±0.1℃，長(zhǎng)沙開(kāi)元儀器有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀：Cary630，安捷倫；激光紅外成像儀：8700 LDIR，安捷倫。

1.4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)南通近岸海域表層海水微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，本研究利用微塑料豐度、比例及聚合物類型計(jì)算聚合物化學(xué)毒性指數(shù)（PHI）和污染負(fù)荷指數(shù)法（PLI）[9]。其中，聚合物化學(xué)毒性指數(shù)計(jì)算公式為：

（1）

式中：PHI —聚合物化學(xué)毒性指數(shù)；Pk—第k類聚合物所占比例；Sk—第k類聚合物危險(xiǎn)分?jǐn)?shù)[10， 11]，具體數(shù)值如表1所示。

污染負(fù)荷指數(shù)（PLI）計(jì)算公式為：

（2）

式中：PLIi—i點(diǎn)位污染負(fù)荷指數(shù)；Ci—i點(diǎn)位微塑料豐度；C0—微塑料豐度的背景參考值（0.01個(gè)/m3）[12]。

聚合物化學(xué)毒性指數(shù)（PHI）和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（PERI）等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與作圖

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用IBM SPSS 27.0軟件，使用直方圖、Q-Q圖和Shapiro- Wilk檢驗(yàn)等進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，P值＞0.05，數(shù)據(jù)擬合正態(tài)分布，運(yùn)用方差分析等參數(shù)檢驗(yàn)法，否則使用非參檢驗(yàn)法，用Origin 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 南通近岸海域微塑料豐度空間分布

南通市近岸海域表層海水微塑料平均豐度為0.07個(gè)/m3，分布范圍為0.01～0.16個(gè)/m3，最高豐度值出現(xiàn)于S8點(diǎn)位，最低豐度值出現(xiàn)于S1點(diǎn)位，9個(gè)點(diǎn)位微塑料檢出率為100%，不同點(diǎn)位微塑料豐度如圖2所示。A1、A2、A3三個(gè)海域表層海水微塑料豐度分別為0.05個(gè)/m3、0.09個(gè)/m3和0.08個(gè)/m3，排序?yàn)锳1＜A3＜A2，其中有3個(gè)點(diǎn)位豐度超過(guò)平均值，A1海域三個(gè)點(diǎn)位微塑料豐度則均低于平均值，各海域間無(wú)顯著性差異（單因素T檢驗(yàn)，P＞0.05）。

南通近岸海域表層海水微塑料豐度在空間上各點(diǎn)位間分布不均勻，低于江蘇省沿海城市近岸海域平均水平0.33個(gè)/m3，和江蘇省其它近岸海域表層海水微塑料豐度0.06～1.18個(gè)/m3相比也處于低水平[16]。我國(guó)近岸海水塑料豐度范圍在0.072～8902個(gè)/m3，有研究指出差異較大的原因主要是人類活動(dòng)和采樣方式，比如靠近河口區(qū)域的珠江入?？诒韺铀w微塑料豐度比其他海域高出1～5個(gè)數(shù)量級(jí)[17-18]。

本研究中南通近海岸三個(gè)站位均遠(yuǎn)離長(zhǎng)江入?？?，采樣期屬于豐水期，潮汐動(dòng)力強(qiáng)，微塑料易隨潮汐或海流輸送到外海，較難聚集于近岸海域[19， 20]。

另外，微塑料采樣方式多樣，目前主要使用的有拖網(wǎng)法、采水器法、水泵法和采樣桶法等，采樣方式的多樣化會(huì)使測(cè)量結(jié)果相差較大。未來(lái)希望建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法，精準(zhǔn)定量和定性海洋中微塑料的污染現(xiàn)狀。

大量關(guān)于海水微塑料豐度的數(shù)據(jù)表明，離岸越遠(yuǎn)，微塑料平均豐度越低[21-23]。本研究中A2、A3海域采樣點(diǎn)位離岸距離較A1海域采樣點(diǎn)位近，受陸上人類活動(dòng)的影響較大，從而使得A2、A3海域表層海水微塑料豐度總體分布高于A1海域；此外，兩個(gè)海域間還有栟茶運(yùn)河匯入，其沿岸的農(nóng)田、船舶修造廠等也會(huì)增加微塑料的匯入。

2.2 表層海水微塑料形態(tài)特征

南通近岸海域表層海水樣本中的微塑料在形狀上主要分為3類：線/纖維狀、薄膜狀和碎片狀，各點(diǎn)位微塑料形狀特征占比如圖3所示。本研究所有樣本中薄膜狀占比最高為38.3%，碎片狀最低為28.8%，如圖4所示，總體而言和我國(guó)近岸海水微塑料形狀特征相似（纖維和碎片各占37.0%和25.5%）[13-15]。

微塑料顏色共分為白色、綠色、透明、黃色、藍(lán)色和紅色，各點(diǎn)位微塑料顏色占比如圖3所示。本研究所有樣本中顏色以白色、綠色和透明為主，分別占比32.9%、26.0和23.3%。三個(gè)海域間微塑料顏色比例差異較大，如表2所示，A1海域藍(lán)色微塑料占比最高，A2、A3海域則無(wú)藍(lán)色；A2海域綠色微塑料占比最高，A3海域綠色比例則非常低。藍(lán)色或綠色微塑料多為線狀（61.1%），這些可能來(lái)源于漁網(wǎng)的使用。對(duì)微塑料形狀及顏色進(jìn)行Shapiro-Wilk正態(tài)分布檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三種形狀在各海域間基本符合正態(tài)分布，而顏色中除“綠”和“透明”外均不符合正態(tài)分布，Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)和單因素T檢驗(yàn)結(jié)果也顯示，P＞0.05，各海域間形狀及顏色均無(wú)顯著性差異。說(shuō)明塑料進(jìn)入海洋后，雖更易分解成線/纖維狀、薄膜狀和碎片狀微塑料，但在海水中分布并非完全均勻，這也增加了微塑料監(jiān)測(cè)難度。

微塑料的粒徑分布范圍為0.06～67 mm，以1～5 mm為主，占比67.1%，共有4個(gè)點(diǎn)位未檢出粒徑＜1 mm的微塑料，如圖5所示。相比較而言，1～2 mm粒徑占比最大為30.1%，而粒徑＞5 mm的微塑料也具有較高的比例，如圖6所示。很多關(guān)于水體微塑料豐度的研究中，＜1 mm微塑料占比最高[26]，本研究中卻多為毫米級(jí)，表明研究區(qū)域內(nèi)微塑料分解時(shí)間較短，還未形成更小粒徑，本研究區(qū)域海水中微塑料更可能是陸源輸入。

2.3 表層海水微塑料主要成分與來(lái)源解析

對(duì)本研究樣本中的微塑料的檢測(cè)結(jié)果表明，南通近岸海域微塑料共檢出11種微塑料類型，主要成分為聚乙烯占52.1%，其次為聚丙烯（13.7%）、纖維素（11.0%），其中A1、A2海域微塑料PE占比超過(guò)50%。A2海域微塑料組分共有9種，而A1海域則只有3種，差異較為明顯，三個(gè)海域微塑料主要成分分布特征如圖4所示。

一般來(lái)說(shuō)，PE和PP由于其密度相對(duì)于海水密度更小而更易聚集于表層海水中，從而在表層海水微塑料中具有更大的比例。本研究中表層海水微塑料主要成分為PE和PP共占比65.8%，與Zhu等人[14]在黃海海域表層海水中檢測(cè)到的結(jié)果也基本一致。不同成分的微塑料來(lái)源不同。比如，PP和醋酸纖維素類微塑料可能來(lái)源于塑料瓶、香煙過(guò)濾器等，聚苯乙烯、PET類微塑料可能來(lái)源于泡沫材料、飲料瓶等[24]。有研究表明，黃海、東海和南海微塑料中聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和PE 占比較高，渤海PP 和PE 占比較高，總體而言，我國(guó)近岸海水微塑料PE 占比28.9%，一般為魚線、漁網(wǎng)的原材料[4]。但本研究中PE類微塑料較多為白色或透明（51.6%）、薄膜狀（54.8%），這些更可能來(lái)源于塑料袋、塑料薄膜的使用。本研究采樣時(shí)間正處于伏季休漁期，漁業(yè)活動(dòng)的減少導(dǎo)致了海水中漁網(wǎng)、魚線類微塑料的減少，進(jìn)一步說(shuō)明本研究中微塑料更大部分來(lái)自陸源輸入。

本研究3個(gè)海域中，A2海域鄰近陸域?yàn)榛瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)和養(yǎng)殖合作社，園區(qū)污水和養(yǎng)殖尾水的排放讓A2海域具有更多種微塑料來(lái)源，A1海域鄰近陸域大部分為堤壩及未利用灘涂，工業(yè)活動(dòng)較少，微塑料匯入源相對(duì)單一，這些使得A2海域微塑料組分最為豐富，而A1海域最少。受沿岸人類活動(dòng)的影響，不同海域間微塑料來(lái)源差異大，呈現(xiàn)一定的區(qū)域性特征。

2.4 南通市近岸海域微塑料生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

目前國(guó)際上關(guān)于微塑料的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本研究參考采用聚合物化學(xué)毒性指數(shù)法（PHI）和污染負(fù)荷指數(shù)法（PLI）對(duì)南通近岸海域表層海水微塑料生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。如表3所示，本研究各點(diǎn)位表層海水聚合物化學(xué)毒性指數(shù)（PHI）范圍3.67～1330，平均指數(shù)為206，平均等級(jí)為Ⅲ（高風(fēng)險(xiǎn)）。其中S4、S5、S6、S7均超過(guò)Ⅰ級(jí)，尤其是S4和S6點(diǎn)位，由于檢出化學(xué)危險(xiǎn)分?jǐn)?shù)較高的PVC和PU，即使兩個(gè)點(diǎn)位分別只檢出1個(gè)，也導(dǎo)致了較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。相對(duì)而言，檢出較多的PE、PP等，由于聚合物本身的化學(xué)性質(zhì)，危險(xiǎn)分?jǐn)?shù)較低，卻并未帶來(lái)更高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。王少露等人在對(duì)海南萬(wàn)泉河入海河口微塑料污染狀況的研究中也發(fā)現(xiàn)1%占比的PU卻帶來(lái)了極高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[9]。從各海域來(lái)看，A2海域風(fēng)險(xiǎn)最高為Ⅲ級(jí)，A1、A3均為Ⅰ級(jí)。南通表層海水微塑料污染負(fù)荷指數(shù)平均值為2.36，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅰ（低風(fēng)險(xiǎn)），點(diǎn)位間風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)差距不大。PHI指數(shù)法主要關(guān)注微塑料的化學(xué)毒性，PLI指數(shù)更多考慮微塑料豐度，結(jié)合二者可見(jiàn)，減少塑料排放的同時(shí)，更要嚴(yán)格控制具有更高毒性的塑料進(jìn)入環(huán)境。

目前微塑料被普遍認(rèn)為對(duì)環(huán)境危害很大，還因?yàn)槠涑叽巛^小，更易被海洋中生物攝食從而影響整個(gè)生物圈。Li等人在對(duì)貽貝體內(nèi)微塑料研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，更小尺寸的微塑料更易保留，微塑料在攝入48 d后仍能在其毛細(xì)血管中被檢測(cè)到[25]。但隨著海水波浪侵蝕、太陽(yáng)紫外輻射風(fēng)化和生物分解等作用，毫米級(jí)微塑料會(huì)逐漸分解成微米級(jí)，海水中微塑料豐度增加，比表面積增大，可攜帶更多的污染物，加劇對(duì)海洋環(huán)境的生態(tài)危害。

3 結(jié)論

（1）南通市近岸海域表層海水微塑料平均豐度為0.07個(gè)/m3，分布范圍為0.01～0.16個(gè)/m3，點(diǎn)位間分布不均勻，離岸越近，豐度越高。與我國(guó)其它沿海城市近岸海域微塑料豐度相比，處于低水平。

（2）微塑料粒徑為0.06～67 mm，以1～5 mm為主；三個(gè)海域間微塑料三種形狀占比相差不大，總體而言薄膜狀占比最高為38.3%，顏色以白色、綠色和透明為主，占總體的82.2%，微塑料在海水中分布并不完全均勻。

（3）南通近岸海域微塑料共檢出11種微塑料類型，主要成分PE，占總體的52.1%，可能來(lái)源于塑料袋、塑料薄膜的使用；三個(gè)海域間塑料類型差異較大，受鄰近陸域人類活動(dòng)的影響，呈現(xiàn)一定的區(qū)域性特征。

（4）南通近岸海域表層海水微塑料污染負(fù)荷低，聚合物化學(xué)毒性指數(shù)為Ⅲ（高風(fēng)險(xiǎn)），塑料減排的同時(shí)應(yīng)該嚴(yán)控高毒類塑料進(jìn)入環(huán)境。

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Distribution Characteristics and Risk Assessmentof Micro-plastics in the Surface Water of the Costal Area in Nantong

WU Ya-ping1， ZHANG Xin-xin1，WANG Jing-yi1， SUN Lin-wei1， CHEN Xiu-mei1， WU Pan-feng1， WU Wei2

（1. Jiangsu Province Nantong Environmental Monitoring Center， Nantong Jiangsu 226000，China）

Abstract： The monitoring of micro-plastics in the surface seawater of Nantong coastal area provided a basis for the traceability of micro-plastics， and provided technical support for the assessment of the environmental risk of micro-plastics.In this study， the micro-plastic samples were collected from the nearshore of Nantong Cityusing the trawl method.The abundance， morphological characteristics， and compositional distribution of micro-plastics were analyzed.The results showed that the average abundance of micro-plastics in the surface seawater of the nearshore ranged from 0.07n/m3 with a distribution range of 0.01n/m3 to 0.16n/m3.The particle size of micro-plastics was mainly 1～5 mm accounted for 67.1 per cent of the total indicating significant potential marine ecological hazards.In general， the proportion of film was the highest 38.3%， and the color was mainly white， green and transparent， accounting for 82.2% of the total.There were 11 types of micro-plastics. The main component was polyethylene， which accounted for 52.1% of the total size， followed by Polypropylene （13.7%） and cellulose （11.0%）. The risk assessment resultsshowed that the chemical hazard of polymer was at the higher risk level （Ⅲ） and the pollution load of micro-plastics was at the low risk level （Ⅰ）. The abundance of micro-plastics of Nantong was at a lower level compared with the coastal areas of other coastal cities in China， and the distribution was not uniform among the points; the sources of micro-plastics among different water bodies are greatly affected by human activities in the neighboring land area presenting a certain regional characteristics. While reducing the emission of plastics， the entry of high-toxicity plastics into the environment should be strictly controlled.

Key words： micro-plastics; surface seawater; distribution characteristics; risk assessment; costal area of Nantong

基金項(xiàng)目：南通市科技基金項(xiàng)目（MS2023003）。

作者簡(jiǎn)介：吳亞萍，碩士，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境中重金屬及新污染物的研究。

通信作者：吳為，正高級(jí)農(nóng)藝師，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。