马来西亚迪克森港表层水中微塑料的季节性变化：丰度、碎片化及生态风险

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Seasonal variation in abundance, fragmentation, and ecological risk of microplastics in surface water of Port Dickson, Malaysia

　　

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  马来半岛西海岸首次季节性微塑料变化研究。
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  旱季微塑料的丰度和多样性显著更高。
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  微塑料丰度与降雨量及离岸距离呈负相关。
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  雨季微塑料的破碎率显著更高。
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  与聚乙烯相比，聚丙烯更易氧化。

引言

塑料因其便利性和经济性成为日常生活中最常见的材料之一。然而，全球塑料产量急剧上升，从 1950 年的 150 万吨增至 2024 年的 4.309 亿吨 [1], [2]。其中不到 10% 被回收，大部分被填埋、焚烧或进入自然环境 [2]。由于其耐久性，塑料在生态系统中存留时间较长，导致广泛积累。因此，海洋环境中的塑料污染已引发全球警觉。随着时间的推移，塑料会分解成更小的颗粒，其中直径在 1 微米到 5 毫米之间的颗粒被归类为微塑料。它们现已普遍存在于海洋环境中，并构成重大威胁。大多数海洋生物，包括浮游动物 [3]、鱼类 [4]、甲壳类动物 [5] 和鲸类 [6]，都可能因其微小尺寸而被动摄入这些颗粒。此外，微塑料具有吸附污染物（例如重金属）的能力，这也可能对生物体有害 [7]。微塑料摄入与海洋生物的氧化应激、炎症、生理应激以及消化道损害有关 [8]。

聚合物降解是理解微塑料环境影响的关键因素。表层水中的微塑料通过物理过程（如破碎和剥落）和化学过程（如水解和氧化）逐渐降解和分解 [9]。羰基指数（CI）被广泛用于评估聚合物的氧化状态。CI 反映了羰基键的化学变化，作为微塑料氧化的指标。它计算为红外光谱中羰基峰与参考峰的比值，捕捉光氧化或热氧化过程引起的变化 [10]。较高的 CI 值表明光氧化程度更高，通常与长时间暴露于紫外辐射有关 [11]。因此，检查 CI 值对于评估表层水中微塑料的风化和降解至关重要。目前关于海水中微塑料的研究主要调查 CI 的空间变化。例如，Celik 等人评估了日本沿岸微塑料的 CI [12]，而 Wang 等人检查了珠江和长江口颗粒的 CI [13]。CI 值的季节性变化在沉积物中更常受到研究 [14]、[15]、[16]。然而，目前尚无研究探讨海水中微塑料 CI 的季节性变化。

尽管几十年来关于微塑料的研究有所增加，但集中在海水中微塑料丰度、多样性和破碎度的季节性变化的研究仍然有限。马来半岛西海岸仅进行了少数表层水微塑料研究 [17]、[18]、[19]，而马来西亚其余的微塑料研究是在马来半岛东海岸 [3]、[20]、[21]、[22]、[23] 和东马来西亚 [24]、[25] 进行的。尽管微塑料研究近年来逐渐增加，但马来西亚沿海地区微塑料季节性变化方面仍存在显著差距。由于微塑料对海洋环境中的生物构成重大风险，并可能导致营养转移，因此检查微塑料的季节性变异性并进一步探索微塑料的运输途径至关重要。在本研究中，选择波德申不仅因为那里进行的微塑料相关调查数量有限，还因为其高水平的旅游业、沿海开发、附近的工业活动和航运交通，所有这些都可能导致该地区微塑料污染的加剧。本研究旨在：(1) 调查波德申地区微塑料丰度、特征、多样性、风险指数和羰基指数（CI）的季节性变化；(2) 对波德申地区海水中微塑料进行全面的生态风险评估；(3) 利用 CI 确定微塑料因氧化导致的聚合物降解。

章节摘要

研究区域

波德申是马来西亚最长的海滩之一，海岸线长达 18 公里，横跨马六甲海峡，以其白色沙质海岸和平静水域为特征 [26]。马六甲海峡位于印度尼西亚苏门答腊岛东海岸和马来半岛西海岸之间。据估计，每年有 400 万名游客访问波德申 [27]。所选研究区域位于波德申沿岸，包括三个旅游景点：地湾角

微塑料丰度

本研究收集的所有海水样本中均检出微塑料。通过 μ-FTIR 分析共验证了 1523 个颗粒为微塑料。旱季微塑料丰度范围为 0.055–2.512 MP/m³ (0.702 ± 0.688 MP/m³)，雨季为 0.040–2.136 MP/m³ (0.339 ± 0.469 MP/m³)。曼 - 惠特尼检验表明，旱季微塑料丰度显著更高 (p = 0.034; 图 2A)。此外，微塑料

微塑料的季节性变化

为了全面了解波德申微塑料的季节性变化，本研究结果与马来西亚其他地区的发现进行了比较。与我们的发现相反，一项位于吉兰丹实兆远湿地的研究报告称雨季微塑料丰度显著更高 [22]。这种差异可能归因于采样环境和方法的差异。虽然本研究在沿海地区进行，但 Ibrahim 等人 [22] 重点关注

结论

本研究检查了波德申微塑料丰度、特征、破碎模式、多样性、生态风险和 CI 的时空变化。结果对该沿海地区微塑料污染动态提供了全面的了解。在旱季海水中检测到显著较高的微塑料丰度，表明在低时期微塑料倾向于沿波德申海岸线积累

CRediT 作者贡献声明

Kok Ping Lim：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原始草稿，可视化，调查，正式分析。 Kar Hoe Loh：方法学，调查。 He Ma：正式分析。 Phaik Eem Lim：写作 – 审阅与编辑，监督，资金获取，概念化。 Chengjun Sun：写作 – 审阅与编辑，监督，资金获取。 Sumiani Yusoff：写作 – 审阅与编辑，方法学。 Jinfeng Ding：调查，正式分析。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能被视为影响本论文报告的工作。

致谢

本工作得到了以下资金的支持：FIO-UM 海洋科学技术联合中心研究基金 (IF002-2020)、国家自然科学基金 (42176239) 以及马来西亚高等教育部 HICoE 研究资助 (HICoE IOES-2023F)。Kok Ping Lim 得到 FIO-UM 海洋科学技术联合中心的支持。感谢马来西亚渔业部门批准在渔业保护区进行研究。采样研究许可证

Kok Ping Lim|Chengjun Sun|Sumiani Yusoff|Jinfeng Ding|Kar Hoe Loh|He Ma|Phaik Eem Lim