南黄海和东海海柱中的微塑料：分布、传输和潜在风险

摘要：本研究调查了南黄海和东海海柱中微塑料（MPs）的分布、传输和潜在风险。研究发现，高丰度的小型微塑料（<100微米）隐藏在海面之下，主要由细颗粒（<20微米）和高密度聚合物（>1.03克/立方厘米）组成。研究估计整个研究区域的悬浮微塑料总数为2.9−3.1×10¹⁷个颗粒，总质量为187.0−529.5吨。微塑料主要分布在上层水体中，其垂直分布随物理性质而变化。微塑料主要来源于长江，冬季其运输受长江稀释水、东海沿岸流和黄海暖流的驱动，导致其在沿海地区积累。长江口生态系统面临微塑料污染的高生态风险。

背景：自20世纪50年代塑料大规模生产以来，其耐久性和多功能性使其成为当代社会的基本材料。然而，塑料产品的广泛使用和不当的废弃物处理导致了塑料垃圾在各种环境中的泄漏和积累。微塑料（<5毫米的塑料颗粒）在水生环境中数量众多，其广泛存在引发了对海洋生态系统的潜在损害的关注。微塑料进入海洋后，会经历水动力传输、生物污染、破碎和聚集等过程，其中99.8%最终会从海面沉降下来，使水柱成为微塑料的一个重要但被低估的储存库。

主要结果：

微塑料分布特征：

研究发现南黄海和东海的水柱中存在高丰度的小型微塑料（<100微米），平均浓度为6567个/立方米，其中93.7%的微塑料粒径小于100微米，42.1%的微塑料粒径小于20微米。

微塑料主要分布在上层水体中，随着深度增加，其丰度逐渐降低。

微塑料的形状以碎片和纤维为主，分别占50.0%和30.7%。颜色以黑色（27.8%）、黄色（18.8%）和透明色（13.9%）为主。

28种聚合物类型被鉴定，其中尼龙6（16.8%）、聚丙烯（PP，14.3%）和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA，12.3%）是最常见的聚合物类型。

图1. 示意图展示了南黄海和东海的冬季环流（A）以及测量海水参数和采样的站点（B）。KCC，韩国沿岸流；SCC，山东沿岸流；YSCC，黄海沿岸流；YSWC，黄海暖流；YRDW，长江冲淡水；ECSCC，东海沿岸流；TWC，台湾暖流。十字符号代表测量海水温度、盐度和密度的站点。圆形符号表示检测水柱中微塑料（MPs）的站点。P01-P06剖面是分析微塑料垂直分布的6个代表性剖面。

微塑料的来源和传输：

微塑料主要来源于长江，其冬季传输受长江稀释水、东海沿岸流和黄海暖流的驱动。

长江口是微塑料暴露的热点区域，生态风险较高。

微塑料的传输受到水动力条件的显著影响，尤其是在冬季，垂直混合作用较强，导致微塑料在水柱中的分布呈现上层高、底层低的特征。

图3. 南黄海和东海6个代表性剖面（P01−P06）中微塑料（MPs）的垂直分布模式

生态风险评估：

通过污染负荷指数（PLI）和污染风险指数（PRI）评估微塑料的生态风险，结果显示长江口生态系统在所有水层中均面临较高的生态风险。

小型微塑料（<100微米）由于其更高的生物可利用性和吸附有害物质的能力，对生态系统构成更大的威胁。

图5.基于不同采样站微塑料（MPs）群落差异的t-SNE分析结果（A），南黄海（SYS）和东海（ECS）中微塑料的长距离运输模式（B），以及显示不同层次间MP数据集多变量变化的PCA图（C）。图B中的小蓝箭头代表1月份模拟的平均深度环流[38]；而紫色和绿色分别表示模拟的平均深度微塑料丰度高和低。YRE，长江口；YSCC，黄海沿岸流；YSWC，黄海暖流；ECSCC，东海沿岸流；YRDW，长江冲淡水；HD，高密度；LD，低密度。

结论：

研究揭示了南黄海和东海的水柱中存在大量小型微塑料（<100微米），这些微塑料主要分布在上层水体中，且随着深度增加其丰度逐渐降低。微塑料主要来源于长江，冬季其运输受长江稀释水、东海沿岸流和黄海暖流的驱动，导致其在沿海地区积累。长江口生态系统面临微塑料污染的高生态风险，尤其是小型微塑料（<100微米）由于其更高的生物可利用性和吸附有害物质的能力，对生态系统构成更大的威胁。研究强调了微塑料在沿海水柱中的普遍性和复杂性，并指出需要更先进的分析工具来检测更小的微塑料或纳米塑料，以全面评估其生态后果。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135531