波罗的海南部海域海洋和淡水生态系统鱼类器官中微塑料含量的比较研究：栖息地类型与摄食偏好的影响

《Marine Pollution Bulletin》：Comparative study on microplastic abundance in fish organs from marine and freshwater ecosystems of the southern Baltic Sea region: influence of habitat zone and feeding preferences

微塑料（MPs）在波罗的海及波兰北部淡水/海水生态系统鱼类器官中的分布及影响因素研究。共检测500条鱼（362海产，138淡水），58.2%样本检出MPs，平均1.57个/个体（海水）和1.06个/个体（淡水）。肉食性鱼类及底栖/半底栖栖息物种MPs富集量最高，蓝纤维占比最大（31%），主要成分为赛璐珈（28%）、聚乙烯-聚丙烯（19%）。首次系统比较跨淡水-海水生态系统的MPs生物累积特征，揭示环境梯度与食性对MPs分布的关键调控作用。

　　塑料污染已成为全球性关注的问题，其在环境中的积累可能对水生生态系统造成潜在的负面影响。本研究旨在全面评估波罗的海和波兰北部沿海、淡水生态系统中鱼类器官中微塑料（MPs）的丰富度，并特别关注与其他欧洲水域的比较。研究依据栖息地类型（底栖、底栖/中层、中层）和摄食偏好（滤食性、杂食性、肉食性）对MPs的贡献进行分析。结果显示，所有被调查的鱼类物种中均检测到塑料物品，表明微塑料在海洋和淡水环境中的普遍摄入现象。在291条样本鱼（占500条样本的58%）中，MPs出现在鳃（47%）、消化道（39%）和肝脏（14%）中，其丰富度范围为1–12个MPs/个体，平均值分别为1.57个、1.06个和1.43个。其中，最低平均数量出现在鲱鱼（0.2个MPs/个体），而最高出现在 Lumpfish（3.3个MPs/个体）。在肉食性淡水鱼类和底栖海洋鱼类中，MPs的占比最高。蓝色纤维是所有MPs中最常见的类型。MPs的尺寸分布主要集中在0.11–0.5毫米（占31%）和1.01–5毫米（占30%）范围内。基于傅里叶变换红外光谱（FT-IR）的定性分析显示，MPs中以软包装（28%）、聚乙烯和聚丙烯（19%）、聚乙烯（12%）、聚苯乙烯和聚丙烯（8%）为主。

除了农业用地利用、富营养化、栖息地丧失和过度捕捞外，微塑料污染是水生和陆地生态系统面临的关键威胁之一。随着塑料的生产与广泛使用，环境中的塑料废弃物不断积累。一旦释放，塑料会经历降解过程，最终形成直径通常不超过5毫米的微塑料。根据尺寸，微塑料可分为中型（>5毫米）、微型（5毫米–0.1微米）和纳米型（<0.1微米）；根据形状，可分为微球、纤维、碎片、颗粒、泡沫和薄膜；根据来源，可分为初级和次级微塑料。这些分类有助于更全面地理解微塑料的分布和影响。

微塑料对水生生物构成威胁，原因在于其体积小、疏水性强以及表面积大，有利于吸附异生物质，如紫外线稳定剂、阻燃剂、色素、金属和药物。塑料物品可以通过水过滤或误食进入生物体内，有时是无意中与食物一同摄入，有时则是有意摄入，可能造成机械组织损伤，并将吸附的污染物转移至生物体内，从而引发氧化应激、细胞损伤，甚至在严重情况下导致消化道阻塞和代谢紊乱。微塑料已被发现存在于大约700种水生动物中，证明其在海洋和淡水生态系统中的广泛存在。

微塑料在鱼类器官中的丰富度受到物种特性、摄食偏好和所处的栖息地类型的影响。杂食性鱼类可能通过植物和动物物质摄入微塑料，而肉食性鱼类则可能从受污染的猎物中积累微塑料。底栖和底栖中层鱼类由于直接接触底部沉积物，容易接触到沉积在底部的塑料物品，这些塑料物品通过生物附着（biofouling）逐渐积累。除了物种自身的特征外，环境因素在决定鱼类对微塑料的暴露程度方面也起着至关重要的作用，尤其是在受到人类活动强烈影响的生态系统中。

波罗的海被认为是世界上最受污染的海域之一，主要由于其与北海之间的水交换有限，导致水体更新周期长达30至40年。此外，沿海工业化、有害物质的排放、资源过度开发、渔业和航运活动以及旅游业等人类活动因素，也加剧了波罗的海的污染，包括微塑料的释放。微塑料已被检测到存在于波罗的海的鱼类器官（Pisku?a和Astel，2023、2024、2025；Sainio等，2021）、海水（Pisku?a等，2025；Uurasj?rvi等，2021；Zobkov等，2019）、底部沉积物（Chubarenko等，2022；Zobkov和Esiukova，2017）以及海滩沉积物（Graca等，2017；Urban-Malinga等，2020）中。波罗的海沿岸的淡水生态系统也进行了微塑料调查，但研究范围远小于海洋环境。微塑料已被报告出现在如S?upia和?upawa河（波兰）、Ren河（德国）、G?ta河（瑞典）以及Neva河（芬兰）等河流中，以及如Seksu、Pinku和Usmas湖（拉脱维亚）、Majcz湖（波兰）、V?nern湖（瑞典）和Kallavesi湖（芬兰）等湖泊中。微塑料也已被检测到存在于河流和湖泊环境中的鱼类中（Ku?mierek和Popio?ek，2020；Nordstr?m，2023；Uurasj?rvi等，2021；Pisku?a和Astel，2024）。然而，目前仍缺乏对生活在相邻沿海生态系统中的淡水和海洋鱼类器官中微塑料丰富度的比较研究，这构成了一个重要的研究空白。

已有大量关于微塑料在生物体中的研究，但大多数集中在海洋或淡水生态系统中，缺乏对两者同时进行的比较分析。尽管这些研究提供了重要的参考信息，但根据我们的了解，仅少数研究涉及淡水和海洋鱼类在相邻沿海生态系统中的微塑料丰富度比较。Jabeen等（2017）研究了长江和中国东海的鱼类，发现沿海鱼类的微塑料浓度高于淡水鱼类，并强调了摄食特征、栖息地类型与塑料摄入之间的联系。我们认为，该研究的独特性在于其选择了直接相连的水生态系统。当前研究同样具有这种新颖性，因为其调查了从波罗的海流入的两条河流（?upawa和S?upia）以及两个浅水湖泊（Gardno和?ebsko），这些环境直接与波罗的海相连。尽管可以与之前的研究进行数据对比，但同时关注两种环境作为相互连接系统的研究仍然较少。本研究的独特之处在于其研究的淡水和海洋环境之间的水文连接性，这些环境构成了一个连续的陆地–海洋梯度，微塑料从内陆流域被输送至下游，最终进入海洋环境。同时，尽管存在这种物理连接，淡水和海洋系统在水动力条件、盐度和沉积过程等方面存在差异，这可能影响微塑料的运输、生物可利用性及积累模式。因此，研究生活在水文相连但生态不同的环境中的鱼类，有助于更深入地理解环境条件和生态系统特定动态如何影响微塑料的摄入与滞留。

研究的淡水生态系统具有相似的人类活动影响程度以及相似的气候和水文条件，这使得在不同栖息地类型中比较微塑料的存在成为可能，从而减少本地污染强度带来的干扰因素。此外，文献指出，关于小型淡水生态系统中微塑料在生物体中的研究仍存在知识空白。因此，比较生活在相邻海洋和淡水生态系统中的鱼类器官中微塑料的丰富度，考虑不同的栖息地类型（中层、底栖、中层/底栖）和摄食偏好（滤食性、杂食性、肉食性），具有特别重要的意义。本研究的创新性在于其采用了标准化的方法进行分析，确保了在淡水和海洋环境之间获得稳健且可直接比较的结果，克服了以往研究中常出现的方法不一致问题，从而显著提升了对影响欧洲沿海生态系统中鱼类微塑料生物积累因素的理解，如栖息地类型和摄食偏好。

基于已有假设和文献记录，本研究提出了以下四个假设：（i）淡水和海洋环境之间的水文连接性影响微塑料的运输和分布；（ii）海洋鱼类预计比淡水鱼类具有更高的微塑料丰富度，因为它们暴露于更丰富的沿海沉积物中；（iii）栖息地类型和摄食特征影响鱼类器官中微塑料的积累程度，物种特异性差异反映了暴露水平和摄食行为；（iv）微塑料的形态和化学特征有助于识别其潜在来源，从而更好地理解微塑料的传播路径和鱼类在两种生态系统中的暴露情况。

因此，本研究的目的包括：（i）评估从波罗的海南部和波兰北部独特淡水水库中捕获的11种鱼类的消化道、肝脏和鳃中的微塑料存在情况；（ii）根据栖息地类型和摄食偏好，比较海洋和淡水鱼类中微塑料的丰富度；（iii）评估微塑料的类型及其形态特征；（iv）通过傅里叶变换红外光谱对检测到的微塑料进行化学特征分析。第一个假设并未在本研究中直接测试，因为已有研究已证实了这一观点。根据之前的文献记录，可以确认微塑料存在于波罗的海南部（Pisku?a等，2025），而其中一个释放途径是通过?upawa和S?upia河流的流入（Pisku?a和Astel，2022）。