环境科学：黄柏河表层水、沉积物和大型底栖动物微塑料赋存特征

文摘 2025-01-21 18:10 浙江

微塑料污染已成为备受瞩目的全球环境问题，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。微塑料是尺寸小于 5mm 的塑料颗粒，凭借体积小、易迁移的特性，广泛分布于各类水环境中，主要经由地表径流和大型塑料碎片降解进入水体。因其具有较高比表面积和生物膜，能吸附重金属、抗生素等污染物，促进其迁移扩散。

众多研究表明，微塑料普遍存在于水生生物体内，如鱼类、双壳类生物和浮游生物等。其摄入会对水生生物产生诸多不良影响，包括损害消化系统、降低摄食效率，还可能引发氧化应激反应，甚至通过食物链传递，威胁人类健康。

大型底栖动物在水生态系统中占据重要地位，是反映水环境质量的指示生物。其摄食和滤水活动使微塑料易进入底栖动物群落，部分可食用的大型底栖动物体内微塑料累积问题受到广泛关注。尽管已有研究显示环境因素会影响大型底栖动物对微塑料的摄入和积累，但大多集中于单一分类群生物，且存在实验及分析方法差异，未充分考虑物种多样性导致的摄入差异，室内实验也难以反映自然真实情况。本研究旨在填补这些空白，为中小型河流微塑料污染防控提供数据支持和研究基础。

本文以黄柏河为研究区域，于2023年4月和7月通过现场采样、室内实验和统计分析等方法探明了黄柏河研究区域表层水、沉积物和大型底栖动物微塑料污染情况。结果表明，研究区域表层水微塑料平均丰度为（7.33±4.66）n·L−1，以纤维状、黑色和尺寸100~1 000 μm微塑料为主，表层水夏季微塑料平均丰度高于春季；沉积物微塑料平均丰度（以dw计）为（1.47±0.65）n·g−1，以纤维和碎片状、黑色和彩色、尺寸100~1 000 μm微塑料为主；大型底栖动物体内微塑料和以质量计的平均丰度分别为：（1.99±1.25）n·ind−1和（20.45±20.57）n·g−1（春季），（1.93±1.38）n·ind−1和（24.93±32.1） n·g−1（夏季）；以纤维状，黑色、彩色和尺寸小于500 μm微塑料为主；生物体内微塑料特征与其所处环境间具有显著相关性. 通过冗余分析（RDA）发现，滤食者体内微塑料丰度在春季和夏季均与表层水微塑料丰度呈正相关；撕食者微塑料丰度在春季与流速呈正相关、在夏季与沉积物微塑料丰度呈正相关；春季中捕食者微塑料丰度与水温呈负相关，刮食者微塑料丰度与水深呈正相关. 总体而言，黄柏河表层水、沉积物和大型底栖动物中普遍存在微塑料，并且大型底栖动物摄入微塑料受到多种因素的影响，包括其摄食习性以及环境因素。

附：微塑料提取和鉴定

水样采集：利用5L不锈钢采水器进行河道表层水（20 cm）采集，将采集到的水样过筛网（50 μm），重复操作2次（10 L），利用超纯水将留存在筛网上的微塑料冲洗到500 mL玻璃瓶中保存，每个样点采集3 份平行样本.

地表水：向水样本中加入H2O2 溶液（30%，150 mL）后置于恒温振荡箱（60℃，100 r·min−1）消解有机物24 h，直至溶液中无明显杂质. 待样品在室温下冷却后真空抽滤至孔径为10 μm的玻璃纤维滤膜上，将滤膜放入玻璃培养皿中，盖上盖子做好标记置于烘箱中干燥12 h（60℃）.

沉积物：将约150 g沉积物（以质量计）样本置于烘箱中干燥48 h（60℃）直至恒重，待样品在室温下冷却后过5 mm不锈钢筛网除去砂石等杂质，并使用电子天平（0.000 1 g）称取100 g沉积物（以干重计）样品置于1 L玻璃烧杯中，加入500 mL经0.45 μm玻璃纤维滤膜过滤、密度为1.2 g·cm−3的饱和氯化钠溶液，充分搅拌后静置 12 h，浮选分离，转移上清液至另一个2 L烧杯，以上步骤重复3次，提高沉积物中微塑料回收率. 向上清液中加入200 mL超纯水稀释，以避免最后滤膜干燥过程中氯化钠晶体析出影响后续实验，向稀释后的上清液中加入H2O2 溶液（30%，200 mL）消解有机物24 h，直至溶液中无明显杂质后真空抽滤至孔径为10 μm的玻璃纤维滤膜上，将滤膜放入玻璃培养皿中，盖上盖子做好标记置于烘箱中干燥12 h （60℃）.

大型底栖动物样本：经超纯水反复冲洗表面后置于玻璃锥形瓶中，加入100 mL消解液，消解液由 30%H2 O2 和HNO3 溶液按照1∶3比例配置，在恒温振荡箱消解24 h（60℃，100 r·min−1）直至在溶液清晰状态观察到无明显动物组织，待样品在室温下冷却后进行超声波处理，再转移溶液至1L玻璃烧杯中，加入500 mL经0.45 μm玻璃纤维滤膜过滤、密度为1.2 g·cm−3的饱和氯化钠溶液，搅拌后静置12 h 浮选分离，转移上清液至另一个1 L烧杯，加入超纯水稀释至1 L，将稀释后的上清液真空抽滤至孔径为10 μm的玻璃纤维滤膜上，将滤膜放入玻璃培养皿中，盖上盖子做好标记置于烘箱中干燥12 h （60℃）.

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