海洋中微塑料的环境行为和生态影响

微塑料一般指直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片,海洋中常见的微塑料类型主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。由于形状、颜色多变,分子量大,结构稳定,粒径范围与浮游植物相近,海洋中的微塑料很容易对浮游植物、浮游动物和其他海洋动物等产生影响。微塑料还可以为病毒、细菌提供附着载体,影响浮游植物分布,进入海洋生物消化道或进一步转移到组织中对机体产生毒性效应,甚至通过捕食作用沿食物链传递,对高等动物及人类健康造成威胁。此外,微塑料可以作为海水中痕量化学物质的吸附载体,对生物产生联合毒性。根据目前对微塑料的研究进展情况,未来应加强对海洋微塑料分离、鉴定技术的研发以及海洋微塑料的生物毒性效应和生物传递效应机制等问题的研究。     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.     

可降解共混塑料在海水中的光降解研究

可降解共混塑料因价格低廉而得到广泛应用,然而共混塑料在海水中的光降解和微塑料的形成有待深入研究.因此,本文以聚乙烯/碳酸钙(PE/CaCO₃)和聚乙烯/热塑性淀粉(PE/TPS)共混塑料为研究对象,聚乙烯(PE)作为对照,通过机械研磨制备微塑料,研究微塑料在天然海水中阳光照射下的光降解.结果表明,相同风化条件下,共混塑料比PE更容易产生小粒径的颗粒.光降解后老化共混塑料表面的碎片、颗粒明显多于PE.光降解后PE的ATR-FTIR和C1s XPS光谱没有明显变化;PE/CaCO₃因光氧化形成含氧官能团C—O;PE/TPS的TPS特征峰减弱,表明TPS光降解.结合3种微塑料接触角、表面电势的变化可知,老化共混塑料对亲水性污染物的吸附能力可能比PE更强.综上所述,可降解共混塑料在海洋环境中的光降解程度高于PE,海洋环境风险可能更大,应谨慎推广.     

微塑料与有机污染物的相互作用研究进展

微塑料(粒径小于5 mm的塑料)作为海洋中一种新型的污染物正受到越来越多的关注。微塑料在全球多个海域均有检出,根据其来源分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料由人工直接制造所得,常见于日常生活用品中;次生微塑料由大块塑料制品长期风化、磨损和光解形成。塑料自身含有多种有机添加剂,不断向环境中释放,污染海洋环境;微塑料表面还可吸附有机污染物,此吸附作用受两者的物理化学性质和环境条件影响,吸附污染物后的微塑料生物毒性增强。另外,聚合物复合光催化材料可加快有机污染物如染料的光降解反应速率,因而微塑料可能会促进有机污染物的光解。针对目前微塑料对有机物光降解的贡献、机理鲜见研究的问题,未来应加强以下3方面的研究:(1)微塑料对不同有机污染物光降解是否存在影响?(2)微塑料类型、尺寸以及反应条件对有机污染物光降解如何影响?(3)微塑料对有机污染物光降解影响的内在机制是什么?     

微塑料与农药污染的联合毒性作用研究进展

近海环境中的微塑料污染问题已成为全球性的环境问题,引起了世界范围内的广泛关注。微塑料不仅能够对生物造成物理损伤,而且塑料中的添加剂如邻苯二甲酸酯、双酚A、多溴二苯醚等也会随着塑料的风化而浸出进入环境,对生物产生毒害,同时,微塑料还能吸附海洋环境中的其他污染物,从而对生物产生联合毒性作用。本文综述了微塑料与持久性有机污染物的联合作用,结果表明聚苯乙烯微塑料能够吸附海水中的持久性有机污染物如多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药滴滴涕,从而可能导致这些污染物在海洋生物组织中富集,对人类健康存在直接或间接危害。最后本文在总结前人研究的基础上,对未来微塑料与农药污染联合毒性作用的研究方向做了简要分析和展望。     

生物炭对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的影响

滨海湿地盐碱土壤在全球碳氮循环及调节气候变化中起着重要作用。环境友好型土壤改良剂生物炭（Biochar,BC）在缓解气候变化和促进农业可持续发展方面前景巨大。然而,现有研究多关注BC对滨海湿地盐碱土壤中温室气体排放及土壤氮素流失的影响,缺乏其对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的深入研究和系统总结。本文综合分析了施用BC对滨海湿地盐碱土壤植被碳库、有机碳库、有机碳矿化及生物固氮、硝化、反硝化、矿化、氨损失等碳氮循环过程的影响和可能机制。指出未来应关注长期野外研究,利用宏基因组等现代分子生物技术,阐明BC对土壤碳氮循环影响的分子生物学机制,以期为滨海湿地生态系统的修复与功能保育提供理论依据。     

死亡藻细胞对水中邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的吸附研究

本文选用死亡的短裸甲藻（Gymnodinium breve cells）和中肋骨条藻（Skeletonema costatum）细胞作为吸附剂,分析了其理化性质,拟合了对邻苯二甲酸二丁酯（dibutyl phthalate,DBP）的吸附动力学和吸附等温线,探究了pH和离子强度对吸附效果的影响。结果表明:两种死亡藻细胞对DBP的吸附符合伪二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主,吸附等温线符合Freundlich模型,吸附过程为多层吸附主导的混合吸附;pH 从2.0至3.5时,两种死亡藻细胞的吸附量随pH的升高而降低,而pH从3.5至9.5时,吸附量随pH的增加而增大;NaCl浓度从0至0.05 mol/L时,两种死亡藻细胞对DBP的吸附量迅速增大,从0.05 mol/L升至0.50 mol/L过程中其吸附量基本没有变化。本研究证明了死亡藻细胞可以吸附水中的DBP,而且发现无细胞壁的短裸甲藻的吸附能力显著优于中肋骨条藻,研究结果对于死亡藻细胞应用于水环境中PAEs的去除具有重要意义。     

共混塑料在海水中的光降解及海洋环境风险

共混塑料因其用途广泛且价格低廉,生产和使用量逐渐增加,然而共混塑料在海水中光降解及其海洋环境风险尚不明确.选取聚丙烯/热塑性淀粉共混塑料（PP/TPS）和聚乳酸/对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/热塑性淀粉共混塑料（PLA/PBAT/TPS）为研究对象,单一聚合物塑料聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）作为对照,探究共混塑料在海水中光降解后微塑料（MPs）的形成和物理化学性质的变化.MPs的粒径分布显示,与PP和PLA相比,PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后容易产生尺寸更小的颗粒,主要原因是共混塑料机械性能和抗紫外线能力较差.共混塑料光降解后表面出现更多裂纹和褶皱,表面形貌发生明显变化,而PP和PLA变化不明显.ATR-FTIR光谱显示PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后热塑性淀粉（TPS）的特征峰减小,表明共混塑料的淀粉组分降解.C 1s光谱表明,老化共混塑料含有更少的—OH,进一步证实了TPS的光降解.以上结果表明PP/TPS和PLA/PBAT/TPS比PP和PLA光降解程度更高,从而产生更多小粒径MPs.综上所述,共混塑料可能比单一聚合物塑料对海洋环境风险更高,对共混塑料的生产和使用应谨慎.     

微塑料对大型溞摄食和抗氧化防御系统的影响

微塑料（Microplastics,MPs）作为一种新兴环境污染物,其环境效应已引起了广泛关注.为揭示不同粒径微塑料对淡水生物摄食和抗氧化防御系统的影响规律,以100 nm、5 μm、50 μm聚苯乙烯（Polystyrene,PS）微塑料为研究对象,以大型溞（Daphnia magna）为受试生物,研究微塑料在大型溞体内的积累量、停留量,以及对大型溞滤水率、摄食率以及抗氧化防御系统的影响.结果表明:3种粒径的微塑料均可被大型溞摄入,100 nm和5 μm的微塑料在大型溞体内的积累量和停留量均高于50 μm的微塑料,50 μm的微塑料主要黏附在胸肢处,而100 nm和5 μm的微塑料能在大型溞肠道中积累.暴露于3种粒径的微塑料后,大型溞的滤水率和摄食率较对照组分别降低了50.7%±9.5%和39.2%±10.7%.3种粒径的微塑料均能促进大型溞体内超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性的升高,并诱导丙二醛含量升高,导致大型溞氧化损伤.研究显示,微塑料损伤大型溞的食物过滤器,堵塞消化道,降低其滤水率、摄食率,造成大型溞氧化损伤,微塑料暴露对大型溞的摄食和抗氧化防御系统造成了不利影响.      

邻苯二甲酸酯类对水生食物链的影响研究进展

邻苯二甲酸酯类(PAEs)增塑剂被普遍用于塑料制品中,在大气、水等环境中广泛存在,其潜在危害受到关注。水环境中的PAEs,从藻类等初级生产者吸收,到浮游动物、游泳动物等通过鳃和皮肤直接接触或捕食摄取,在水生生物之间转化和传递。笔者总结了PAEs在水生食物链中不同营养级生物体的含量,分析了PAEs在食物链中富集和转化的影响因素(辛醇-水分配系数Kow、代谢转化、生长阶段等)。目前的研究表明PAEs可能在食物链中传递,最终在较高营养级生物体中富集。同时总结了5种PAEs(邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酯丁苄酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯和邻苯二甲酸二甲酯)对水生生物的毒性效应的研究进展,已有研究表明PAEs对藻类的细胞器和抗氧化体系,对鱼类的生殖系统、内分泌系统和抗氧化体系都有一定程度损伤。PAEs在食物链中传递和富集现象的存在会对高营养级水生生物产生潜在危害。针对目前PAEs在食物链中传递的研究数量较少、结构简单等问题,对未来研究方向做了简要分析和展望。