圣劳伦斯河及河口鱼类中的微塑料污染：半合成聚合物的作用、被动吸收过程以及废水排放的影响

《Environmental Research》：Microplastic contamination in fish from the St. Lawrence River and Estuary: Roles of semisynthetic polymers, passive uptake, and wastewater inputs

人造丝微塑料在圣劳伦斯河及海湾水域和鱼类体内的分布特征、生态风险及污水处理厂影响分析。

　　### 中文解读

在现代环境中，微塑料已成为一个不可忽视的污染问题。这些微小的塑料颗粒，通常指直径在1微米至5毫米之间的聚合物微粒，广泛分布于水体、土壤以及生物体内，对生态系统和人类健康构成了潜在威胁。尽管大多数研究集中在合成塑料上，但近年来，半合成聚合物（如粘胶纤维）的生态影响也逐渐受到关注。半合成塑料由于其独特的来源和行为特性，往往被忽视，因此，本研究对圣劳伦斯河和河口（SLRE）的水体及四种鱼类（北方狗鱼、黄鲈、湖鲈和白鲈）中的微塑料进行了全面的分析，包括半合成材料，以揭示这些材料在水生系统中的污染状况。

#### 微塑料的分布与影响

在SLRE的水体中，微塑料的浓度为2.17 ± 3.68个/升，而在鱼类的消化道中，微塑料的浓度为0.44 ± 1.13个/消化道，鳃部的浓度则为1.34 ± 2.12个/样本。值得注意的是，粘胶是SLRE水体和鱼类中微塑料的主要类型，分别占41%和40%-100%。这表明，半合成塑料在水生系统中的污染负担被低估，且其存在对生态系统的潜在影响不容忽视。

此外，研究还发现，在大型肉食性鱼类中，鳃部吸收是微塑料积累的主要途径，而大多数非肉食性鱼类则主要通过消化道摄入微塑料。这一差异表明，不同鱼类的暴露途径和积累模式存在显著不同，且需要在风险评估中考虑这些非口腔暴露途径。同时，对上游和下游污水处理厂（WWTPs）的比较显示，尽管总微塑料浓度在不同区域之间没有显著差异，但下游水体中存在更多的<100微米的微塑料颗粒，且聚合物种类和颜色更加多样。这提示我们，当前WWTPs的性能评估往往只关注总微塑料数量，而忽略了尺寸和成分的变化，从而可能无法准确反映其对生态环境的实际影响。

#### 微塑料的形态、颜色与尺寸

在对微塑料形态、颜色和尺寸的分析中，纤维是最常见的形态，占据了鱼类组织中57%-100%的微塑料，而在水体中则占61%。薄膜、碎片和纤维束的比例则相对较低。在颜色方面，蓝色和黑色是最常见的颜色，而在水体中则发现较多的透明微塑料。这一趋势表明，微塑料的颜色分布与它们的来源和环境条件密切相关。此外，微塑料的尺寸分析显示，SLRE水体中的微塑料平均尺寸为813 ± 633微米，而鱼类组织中的平均尺寸为1381 ± 1072微米。下游水体中的微塑料尺寸更小，且数量更多，这可能与污水处理厂排放的微塑料有关，而这些微塑料的尺寸通常被忽视，但对生态风险评估至关重要。

#### 化学成分与来源分析

在化学成分方面，研究共识别了十种聚合物和共聚物，其中粘胶和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最常见的两种。粘胶主要来源于纺织业、纸浆和造纸业以及洗衣废水，而PET则常见于合成纤维。这些结果表明，半合成聚合物在水生环境中的存在是广泛的，并且应该被纳入未来的微塑料监测项目中，而不仅仅是关注合成材料。此外，微塑料的化学成分与它们的来源密切相关，如纺织业的排放和工业废水的处理过程，这些都可能成为微塑料污染的重要来源。

#### 生物积累与风险评估

研究还发现，北方狗鱼和湖鲈的鳃部微塑料积累量显著高于它们的消化道。这提示我们，鳃部作为微塑料的被动吸收途径，在水生生态系统中具有重要作用。此外，不同鱼类的微塑料积累量与其生活习性和环境条件有关，例如，北方狗鱼和湖鲈作为大型肉食性鱼类，其鳃部和消化道的微塑料积累量明显高于黄鲈和白鲈。这可能与它们的捕食行为和栖息地有关，例如，北方狗鱼主要在浅水区域活动，而湖鲈则倾向于在湍急的水域中捕食，这些行为可能增加了它们与微塑料接触的机会。

此外，研究还发现，微塑料的形态和颜色在不同鱼类和水体中存在显著差异。例如，纤维在北方狗鱼和湖鲈中占主导地位，而在黄鲈和白鲈中则较少。这可能与它们的捕食习惯和栖息地有关，例如，黄鲈和白鲈更倾向于在水体中觅食，而北方狗鱼和湖鲈则更可能通过鳃部吸收微塑料。这些差异提示我们，微塑料的暴露途径和积累模式在不同鱼类之间存在显著差异，因此，在生态风险评估中需要考虑这些因素。

#### 未来研究方向与政策建议

本研究的局限性在于，样本数量有限，且部分鱼类的捕食行为和迁移模式尚不明确。因此，未来的研究应扩大样本量，涵盖更多种类的鱼类，并关注不同时间尺度下的微塑料污染变化。此外，微塑料的化学添加剂和其对生物体的潜在影响也是重要的研究方向。通过分析这些化学添加剂，可以更好地评估微塑料对生态系统的长期影响。

最后，研究强调了需要将半合成聚合物纳入未来的微塑料监测框架，并改进污水处理厂的性能评估方法，以更全面地了解微塑料的来源、迁移和生态风险。同时，应加强微塑料的化学成分分析，以评估其对生物体和人类健康的潜在影响。这些发现为制定更有效的微塑料污染管理政策提供了科学依据。