采用多方法分析对卡普泰湖及其周边水域中的微塑料污染特征进行表征和风险评估

《Journal of Contaminant Hydrology》：Characterization and risk assessment of microplastic contamination in the Kaptai Lake and adjacent water using multi-approach analysis

微塑料污染在Kaptai湖及其周边水域的首次系统研究，发现水体中微塑料浓度650-2450 items/m3，沉积物135-607.5 items/kg，空间分布差异显著（p<0.05）。主要污染源为包装材料（PE/PET/PP）、纺织品和渔具，透明微塑料占比39.5%（水）和46.2%（沉积物）。生态风险评估显示，4个站点PHI值>1000（极高风险），PERI指数最高达1200+，多介质污染与人类活动强相关。

　　在南亚地区，湖泊环境中的微塑料（MPs）污染问题一直被忽视，尽管其普遍存在并带来了严重的生态影响。为了填补这一研究空白，本研究首次对孟加拉国最大的人工湖——卡普蒂湖进行了系统性调查，分析了其水体和沉积物中的微塑料污染程度及生态风险。通过在湖中选取十个关键站点进行采样，研究团队对微塑料的分布特征、来源及其对生态环境的影响进行了深入探讨。

### 微塑料的污染现状

研究发现，卡普蒂湖水体中的微塑料含量范围为每立方米650至2450个，而沉积物中的微塑料含量则为每千克135至607.5个。这种空间上的显著差异（p < 0.05）表明，微塑料的浓度在湖中存在明显的区域分布特征。微塑料的分布受多种因素影响，包括塑料的物理化学性质、当地的水文地理条件以及特定的污染源。例如，湖中发现的微塑料以小于0.5毫米的纤维为主，透明微塑料在水体和沉积物中分别占39.5%和46.2%，这可能是由于这些塑料更容易被自然过程分解或被水体中的生物摄取。

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，研究团队识别出六种主要的塑料类型，包括聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙炔（PS）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和聚氨酯（PU）。这些塑料的来源多样，包括包装材料、合成纺织品和渔业工具等，反映了湖周边人类活动对微塑料污染的广泛影响。

### 微塑料污染的生态风险

为了评估微塑料污染的生态风险，研究团队采用了多种污染指数，包括污染因子（CF）、污染负荷指数（PLI）和聚合物危害指数（PHI）。这些指数的计算结果显示，卡普蒂湖的微塑料污染程度处于中等水平，但某些站点的PHI值超过1000，表明这些区域的污染程度属于第四级危害，即严重的环境风险。此外，潜在生态风险指数（PERI）的分析进一步揭示了湖中微塑料污染的不均匀分布，其中某些站点被归类为“极端危险”（>1200），说明这些区域的微塑料污染对生态系统构成了显著威胁。

### 微塑料的来源与分布机制

研究团队通过聚类分析（HCA）和主成分分析（PCA）等多变量统计方法，进一步探讨了微塑料污染的来源和分布机制。结果显示，人类活动是湖中微塑料的主要来源，包括工业废水排放、城市生活污水、旅游活动以及沿岸的垃圾排放等。这些活动不仅增加了微塑料的输入量，还影响了其在水体和沉积物中的分布。例如，靠近工业区和旅游景点的站点（如S1、S7、S10）表现出较高的微塑料浓度，这可能是由于这些区域的高人口密度和高强度的废弃物排放所致。

### 微塑料对生态系统的影响

微塑料的存在对湖泊生态系统构成了多重威胁。首先，它们可以被水生生物摄食，影响其代谢、摄食行为和繁殖能力。其次，微塑料能够吸附和富集有毒物质，如重金属和有机污染物，从而通过食物链传递，对生物体的健康产生潜在影响。此外，微塑料还可能成为持久污染物的载体，促进有害物质的释放，进一步加剧生态环境的负担。

### 微塑料的形态与颜色特征

通过对微塑料形态和颜色的分析，研究团队发现，微塑料在湖泊水体和沉积物中以纤维为主，其次是碎片、薄膜和泡沫。其中，纤维的占比最高，水体中占76.57%，沉积物中占74.4%。透明微塑料在水体和沉积物中分别占39.5%和46.2%，这可能与塑料的降解过程有关。此外，研究还发现，不同颜色的微塑料反映了不同的污染源，例如紫色和蓝色微塑料可能来源于消费塑料制品，而透明微塑料则可能来自长期暴露在自然环境中的塑料材料。

### 微塑料的尺寸分布

微塑料的尺寸分布也呈现出明显的特征。在水体中，小于0.5毫米的微塑料占比高达70.3%，而在沉积物中，这一比例则为78.6%。这种趋势表明，微塑料在湖泊生态系统中更容易沉积到底栖环境中，对底栖生物构成了更大的威胁。此外，季节变化也影响了微塑料的分布，雨季和秋季时，0.2至1毫米的微塑料更常见，这可能与水文条件和沉积物的物理化学特性有关。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了卡普蒂湖微塑料污染的初步数据，但仍存在一些局限性。例如，采样仅限于特定的季节（10月），未能反映出全年污染的动态变化。此外，研究主要集中在水体和沉积物中的微塑料，未对湖中其他生态系统组成部分（如浮游生物和底栖生物）进行详细分析。因此，未来的研究需要更全面地评估微塑料对整个湖泊生态系统的潜在影响，并探索更有效的污染控制措施。

### 结论

本研究通过形态学、聚合物组成分析以及多种污染指数评估，揭示了卡普蒂湖微塑料污染的复杂性及其对生态环境的潜在威胁。结果表明，微塑料污染在湖泊中具有显著的空间异质性，且主要来源于人类活动。为了有效减少微塑料污染对湖泊生态系统的影响，需要加强废弃物管理，提高公众环保意识，并采取措施减少工业和生活污水的排放。此外，进一步的研究应关注微塑料在湖泊中的长期影响及其对生态系统的潜在风险，以支持可持续的淡水管理策略和全球环保目标的实现。