图文摘要 | Graphical Abstract
导读 | Introduction
微塑料已成为北极和亚北极区高度关注的一种新污染物。微塑料进入北极水体后，会对生态环境造成一系列危害。有多项研究表明，诸多海洋无脊椎动物会摄食微塑料，包括海葵、海星、虾、蟹、螺、双壳类、片脚类和管虫等。2022年3月，联合国环境大会通过了一项历史性决议，即一项旨在终结塑料污染的具有法律约束力的国际协议。目前对于北极水体中微塑料的现状评估已刻不容缓，需要开展系统性的微塑料监测工作。本研究应用大体积原位过滤法捕获表层海水中漂浮的微塑料，旨在调查北极王湾（Kongsfjorden）微塑料的污染现状，为北极典型峡湾中微塑料研究提供采样方法及监测数据参考。
一、微塑料丰度及分布
| Abundance and distribution of microplastics
微塑料采样于2019年7月在北极王湾开展，共设置了18个采样站位（见图1），每个站位采集一组表层海水样品。王湾内微塑料丰度及分布如图2所示。丰度最高的站位是O1，丰度为10.0 items·m-3，位于王湾湾口。其他丰度较高的站位有O2、O4和T4，丰度均为6.0 items·m-3。T3和T4站位分别位于新奥尔松站区污水处理厂排口的西侧和东侧，污水处理厂排放的尾水中残留微塑料可能会增加站位的微塑料丰度。丰度最低的是T6站位，该站位未检测到微塑料。其余丰度较低的站位为O3（1.1 items·m-3）和M3（1.9 items·m-3），它们与T6站位位于王湾中部区域，靠近峡湾中心岛屿。
图1 王湾系统采样站位
Fig. 1 Sampling stations in the Kongsfjorden system.
图2 王湾系统表层海水中微塑料分布
Fig. 2 Spatial distribution of microplastics in surface seawater of the Kongsfjorden system. Different colors indicate the level of microplastic abundance in Kongsfjorden, with red areas being the highest abundance and purple areas being the lowest abundance.
二、微塑料成分及形貌
| Polymer types and characteristics of microplastics
表层水体中检出的微塑料成分共有6种，即人造丝、聚酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚四氟乙烯（PTFE）、环氧树脂和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。如图3所示，检测到最多的成分是人造丝（56.4%），其次是PET（15.4%）和PA（12.8%）。PMMA最少，只有1个，占所有样品的2.6%。在形貌特征方面，84.6%的微塑料呈纤维状，12.8%呈薄膜状，只有2.6%呈碎片状。所有微塑料共有7种颜色。蓝色和透明色相对较多，分别占28.2%和25.6%。表层水体中0.3-1 mm是微塑料最常见的尺寸区间，其次是0.1-0.3 mm。
图3 微塑料的颜色、成分、形状和尺寸
Fig. 3 Cumulative percentages of microplastic colors (a), compositions (b), shapes (c) and normal frequency distribution across different size categories (d).
三、微塑料来源和迁移
| Sources and migration of microplastics
王湾内微塑料可能来自于新奥尔松陆源排放和北冰洋外部洋流输入。新奥尔松污水处理厂收集了站区全部的生活污水，其处理工艺主要包括预处理和生化处理。本研究在污水处理厂排口附近设置了两个采样站位，微塑料丰度范围为4.0-6.0 items·m-3，略高于其他邻近站位（2.0 items·m-3）。有相关研究表明，湾口区域存在一个直径约10 km的中尺度半永久漩涡。这种规模的漩涡被认为具有强大的积聚海水中漂浮物能力。本研究设置的18个采样站位中，微塑料丰度最高的O1站位（丰度为10.0 items·m-3）就位于漩涡积聚区附近。当微塑料被困于漩涡之中，它们可能会吸附水中的浮游生物和其他漂浮颗粒，从而增加密度并加速沉积到海底。
总结 | Conclusions
微塑料目前广泛存在于世界各地的水环境中，其中包括遥远的北极地区。本研究报道了微塑料在北极王湾表层水体的迁移和分布，该峡湾受到内源排放和外部输入的共同影响。研究结果显示污水处理厂排口附近的微塑料丰度高于其他区域，表明污水处理厂的尾水排放会在一定程度上影响微塑料分布。本研究还发现了一个微塑料汇聚区，该区域的形成主要与洋流和漩涡影响有关。海水中漂浮的微塑料最终会通过一系列过程迁移至沉积物中，成为微塑料主要的汇。有大量学者对王湾内的生态系统表示担忧，今后应在王湾的微塑料汇聚区开展沉积物和底栖生物调查，从而全面了解微塑料对于极地环境的影响。
致谢 | Acknowledgments
本研究受到了挪威研究理事会项目（PlastPoll，Grant nos. 322191）、科技部项目（Grant nos. 2019YFC1408201）、上海市科委项目（Grant nos. 23DZ1203504, 21DZ1209803）的资助。在此特别感谢亿角鲸海洋研究中心对于本研究的大力支持和帮助。
第一作者：李彧博 博士
上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
博士毕业于同济大学环境科学与工程学院，入选上海市“超级博士后”激励计划，曾参与中国北极黄河站2019年科学考察。主要研究方向为新污染物非靶向分析及高效去除技术，相关成果以第一作者在Environmental Technology & Innovation、Science of the Total Environment等国际期刊发表论文4篇。
通讯作者：陆志波 教授
同济大学环境科学与工程学院
同济大学环境科学与工程学院教授、博导，同济大学环境科学与工程学院副院长，上海市环境科学学会第八届理事会理事，同济大学环境科学与工程国家级实验教学示范中心主任，北极理事会海洋环境工作组（PAME）中国国家代表，南极长城极地生态国家野外科学观测研究站学委会委员，北极黄河地球系统国家野外科学观测研究站学委会委员，玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家野外科学观测研究站学委会委员，国家注册环境影响评价工程师。主要从事极地环境科学与环境影响评价方面的研究，主持多项国家重大研发专项及国家自然科学基金项目，在有重要影响力的环境科学国际学术期刊发表论文四十余篇。
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