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揭示海洋微塑料生态毒理

2020-08-13 15:02:46    来源: 中国自然资源报    作者: 赵宁武芳竹 顾华鑫

海洋微塑料污染已成为全球关注的焦点环境问题。近日,自然资源部第二海洋研究所副研究员黄伟及团队在微塑料分布状况和微塑料对重要海洋经济物种的生态毒理效应方面取得系列研究进展,相关成果陆续发表在《危险材料杂志》《环境污染》《总环境科学》等国内外环境科学与生态学主流刊物。

海洋中的塑料经光降解、机械破碎或生物作用会变成不同大小和形状的碎片,形成微塑料(直径<5mm)和纳米塑料。“国内外研究显示,微塑料摄入能够诱导海洋生物产生氧化应激、免疫毒性、神经毒性、胚胎毒性和生殖异常等不利影响。”黄伟介绍,“此外,微塑料可作为载体附着有机污染物、重金属和病原体等,并与其他环境因子(海洋酸化等)相互作用,进而产生更严重的毒性效应。”

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科研人员在长江口采集沉积物微塑料样品。 李德望 摄

开展微塑料分布特征研究

自然资源部第二海洋研究所自2016年开始研究海洋微塑料,在国内研究机构中较早建立了海洋微塑料分析和检测实验室,近年来陆续开展了长江口、杭州湾、象山湾、三门湾等典型海湾以及印度洋和极地的微塑料分布特征研究。

海洋二所研究团队结合卫星遥感影像反演手段获取了浙江省象山湾不同类型养殖区分布状况,通过现场采样分析了典型养殖海湾水体、沉积物微塑料分布规律及其与经济生物微塑料富集水平的关系。“结果表明,活跃的捕捞、养殖等人类活动和较弱的水动力交换可能导致微塑料累积。”黄伟说。

黄伟介绍,象山湾沉积物和经济生物体内微塑料均以纤维状人造丝为主,其主要来源可能为生活废水和渔网、绳索等废弃物。湾内沉积物中微塑料丰度略低于中国渤海、北黄海和长江口等海域,与中国黄海南部和厦门沿岸水域相近。象山湾经济生物微塑料丰度约为(0~2)颗/个体,表明象山湾微塑料污染处于中低水平。

研究团队通过对浙江省杭州湾研究发现,表层水体中微塑料平均丰度在近岸海域处于较低水平,且南岸丰度显著高于中部和北岸。

“地理空间的开发利用格局影响微塑料的分布。”黄伟说,研究团队将微塑料分布与海岸带的功能分区与空间开发利用格局进行了分析,根据《浙江省海洋功能区划2011-2020年》,杭州湾北岸和中部海域多为农渔业区,近岸的水产养殖、航运等人类活动可能是该海湾微塑料重要来源。“南岸除了农渔业区还分布有工业与城镇用海区,沿岸居民生产生活也是该海域塑料垃圾的重要来源。表层水体中颗粒状和聚丙烯、聚乙烯类型的微塑料占比最高,其主要成因可能为较大塑料制品的破碎和风化,如湾内渔业生产、水产养殖设备老化碎片的破碎以及周围城镇废水排放等。”

微塑料危害海洋生物健康

根据全球科研人员的实地调查发现,微塑料分布遍及全球海洋,从近岸到大洋、从赤道到极地、从海洋表层到深海洋底,人类都发现了它的踪迹。除了破坏海洋环境外,微塑料一旦进入食物链,将会影响到海洋生态系统的健康和持续发展。

“微塑料通过影响消化生理过程进而危害海洋生物健康。”黄伟指出,微塑料对常见经济物种的生态毒理效应方面,科研团队通过室内受控实验发现纳米级聚苯乙烯塑料暴露会导致大黄鱼稚鱼的亚健康状态,具体表现为肠道消化吸收功能下降、生长速率降低、免疫系统和肠道菌群紊乱。

黄伟团队研究发现,稚鱼肠道内三个优势菌门(拟杆菌门、蛋白细菌门和厚壁菌门)比例发生显著变化,同时潜在致病细菌显著增加。其间,稚鱼尝试通过增加肠道益生菌应对致病菌的生长,然而肠道免疫和消化功能的降低却不利于稚鱼生长。

此外,在微塑料和海洋酸化复合胁迫对海洋生物的毒理效应方面,黄伟团队研究发现海洋酸化会增强微塑料对厚壳贻贝的消化生理的影响,尽管在恢复实验中部分消化酶的负面影响表现可逆的趋势,但更多的指标未完全恢复。

深化海洋微塑料研究国际合作

近年来,海洋二所在中国近海、大洋、极地等区域开展了大量调查研究,海洋微塑料分布和对微藻和微生物的影响研究等方面都取得了一系列成果。2019以来,与缅甸、斯里兰卡等国科学家合作开展了海洋微塑料调查研究;于2019年与浙江大学共同承办“亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会”,进一步拓展了我所在海洋微塑料领域的国际合作范围。

黄伟表示,目前,团队已发表的系列研究成果为海洋生态系统受损评估及微塑料防治等工作提供了科学和技术储备,并可为陆海统筹下的海岸带综合保护利用、海域海岛保护利用在产业布局、生态修复治理措施制定、海洋生态系统管理等方面提供决策参考。

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