西南英格兰达特河河口沉积物中微塑料与类塑料微碎屑研究:溯源、分布及环境意义

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Estuarine, Coastal and Shelf Science 2.6

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  为探究河口沉积物中微塑料及类塑料微碎屑的情况,研究人员分析了达特河河口沉积物的地球化学特征、人为金属、微塑料等。结果发现其分布不均,还发现其他微碎屑。该研究为环境评估提供依据。

  在地球的生态系统中,河口区域宛如一个独特的 “生态交错带”,淡水与海水在这里交汇融合。河口不仅孕育了丰富多样的生态环境,还在地球的物质循环中扮演着关键角色。然而,随着人类活动的日益频繁,河口面临着诸多严峻的挑战。各类污染物,如人为金属、微塑料等,源源不断地涌入河口,严重威胁着河口生态系统的健康。
微塑料,这些粒径在 1μm 至 5mm 之间的塑料颗粒,近年来成为全球关注的焦点。它们广泛存在于环境之中,河流作为重要的输送通道,将陆地来源的微塑料带入海洋。但河口在微塑料的过滤、选择和积累过程中所起的作用,科学界尚未完全明晰。而且,除了微塑料,还有一些类似塑料的微碎屑常被忽视,它们同样可能对生态环境造成影响。

在这样的背景下,国外研究人员针对西南英格兰的达特河河口展开了深入研究。他们沿着达特河河口的轴线,从源头附近一直到入海口,采集了多个表层沉积物样本。通过一系列科学分析,旨在揭示微塑料和其他类塑料微碎屑在该区域的分布规律、来源以及它们与环境因素之间的关系,这对于准确评估河口生态环境状况意义重大,研究成果发表在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本采集方面,沿着河口选取 10 个地点,刮取表层 2cm 的沉积物样本。微塑料的分离则运用饱和氯化锌(ZnCl2)溶液进行密度分离,利用其密度差异使微塑料漂浮以便提取。对于微塑料的鉴定、计数和分类,借助低倍立体显微镜与 Ostec KoPa 相机观察,通过颜色、厚度等特征识别,还用微傅里叶变换红外光谱(μ - FTIR)进一步分析聚合物成分。同时,运用 X 射线荧光光谱(XRF)测定沉积物及部分碎片中的元素含量。

3. 研究结果


3.1 沉积物特征


研究人员分析了达特河流域沉积物的化学特征,发现铁(Fe)和烧失量(LOI)可衡量沉积物的粒度和反应性。上游和河口附近的沉积物较粗,有机质含量低;其他区域沉积物粒度较细,有机质含量高。钙(Ca)含量反映海洋影响,河口下游含量最高。人为金属在流域内分布不均,部分金属在河流或河口下游细粒沉积物中浓度最高。多数金属浓度未超预测效应水平(PEL),但部分样本中砷(As)超标。

3.2 疑似微塑料


在疑似微塑料研究方面,发现纤维是主要类型,广泛分布于整个流域。其浓度平均为 660 n kg?1,在不同采样点浓度差异大,部分靠近污水处理厂的区域浓度较高。纤维大小分布呈现一定规律,下游和河口上游大纤维比例较高,外河口小纤维比例较高,且大、小纤维比例呈显著负相关。通过 μ - FTIR 分析,部分纤维被鉴定为热塑性塑料(聚酯、丙烯酸),部分为再生天然或半合成纤维(人造丝、棉花),但聚合物类型与纤维的大小、颜色和采样位置无关。

碎片在 3 个采样点被发现,漂浮碎片多为蓝色,形状、质地各异。部分碎片经 FTIR 分析,与聚氯乙烯 - 聚甲基丙烯酸甲酯共混物匹配度较高。从沉淀沉积物中获取的碎片颜色、质地和大小更为多样,部分含玻璃珠,经分析与防污漆和道路漆匹配。XRF 分析显示,部分碎片中铜(Cu)、锌(Zn)浓度较高,且二者显著相关。

球粒仅在河口下游采样点发现,为透明状,因尺寸小且与滤纸对比度低难以精确量化。经分析,其内部为空心,成分与玻璃匹配,更接近废玻璃。

4. 研究结论与讨论


综合研究结果,该研究明确了达特河河口沉积物中微塑料、其他类塑料微碎屑以及金属的分布特征。微塑料和金属分布不均,微塑料在河口上游可能源于大气沉降,下游受污水处理厂影响浓度升高。其他微碎屑如空心玻璃珠和油漆碎片也在特定位置被发现,油漆碎片中的高浓度 Cu 和 Zn 导致局部沉积物中这些金属含量上升。

此次研究意义重大。它为河口环境研究提供了重要数据,有助于更全面地了解河口生态系统中污染物的分布和来源。研究还强调在环境研究中应考虑更广泛的类塑料颗粒,以完善对微碎屑的影响和风险评估。对于微纤维,因其流动性强且难以被水处理设施截留,控制其进入水生系统颇具挑战;而对于海洋油漆颗粒等碎屑,可通过源头捕获废物的设施和实践来减少排放,这为后续环境保护和管理提供了科学依据和方向 。

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