孟加拉国孙德尔班斯红树林生态系统中微塑料的分布、聚合物组成以及特定聚合物相关的生态和人体健康风险：一项综合多介质评估

《Marine Environmental Research》：Occurrence, polymer composition, and polymer-specific ecological and human health risks of microplastics in the Sundarbans mangrove ecosystem, Bangladesh: An integrated multi-compartment assessment

　　

**摘要**

微塑料（MP）污染对以红树林为主的河口系统构成日益严重的威胁，然而在南亚地区，全面的多种环境介质评估仍然有限。全面链接来源、运输和风险途径的微塑料评估在南亚红树林生态系统中依然匮乏。本研究调查了孟加拉国孙德尔本斯红树林生态系统中三条咸淡水河流（帕苏尔河、科尔佩图阿河和赖河）及其相邻贝类养殖区中表层水、沉积物、鱼类和虾类中微塑料的分布、特征、来源和风险。水中微塑料浓度范围为50至480个/m3，沉积物中为58.55至269.25个/kg，帕苏尔河的污染程度始终最高，反映了蒙格拉港口区域附近强烈的人为压力。鱼类样本中100%、虾类样本中93%检出微塑料，纤维型占比超过90%，其中鳃部和消化道中的微塑料负载高于肌肉组织。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）鉴定出尼龙、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）为主要聚合物，表明其来源为渔具、纺织废弃物、工业废水和生活排污。生物富集分析揭示了物种特异性差异，其中天堂多指马面鱼的富集潜力最高。生态风险指数（PLI、PHI和PRI）显示多个站点存在中等至高污染风险，而估算的年均摄入量表明人类暴露问题值得关注，尤其是儿童。总体而言，这些发现为孙德尔本斯微塑料污染的雨季快照，提供了其分布、运输及相关生态和人类健康风险的基线洞察。由于采样在较短时间内进行，结果不应被视为全年基线。需要长期季节性监测，以及改进废物管理和工业监管，以评估时间变异性并建立可靠的生态系统基线。

**引言**

塑料污染已成为全球生态系统面临的最普遍的 anthropogenic（人为）压力因素之一，对生物多样性、生态系统功能及人类福祉产生日益严重的后果（Islam 等，2025；Thushari 和 Senevirathna，2020）。塑料产量的快速增长，尤其是在亚洲地区，大幅增加了环境负荷，2022年区域产量达到约4.003亿吨，估计每年有500万至1200万吨进入海洋环境（Plastic Europe，2023；Ramtahal 等，2025）。水环境中微塑料的累积负荷预计将急剧上升，全球存量在未来几十年内可能达到1亿至2.5亿吨（Baalkhuyur 等，2018；UNEP，2019）。塑料垃圾一旦释放到环境中，较大的碎片会通过紫外线辐射、机械磨损、热应力和微生物活动逐步碎裂，产生微塑料（MPs；小于5毫米），由于其物理和化学稳定性而持续存在并广泛扩散（Thompson 等，2004；Cordova 等，2021；Qi 等，2023）。

这些颗粒来源于初级来源，如工业颗粒和微珠，以及次级来源，由较大塑料制品降解而成（Browne 等，2007；Andrady，2011；Chen，2023）。因此，微塑料现已几乎在几乎所有环境介质中被检测到，包括地表水、沉积物和水生生物，从淡水系统到深海（Cai 等，2018；Phuong 等，2022；Shamim 等，2025）。其微小的尺寸增强了生物可利用性和摄食性，促进营养转移，并引发对生物富集、生态系统破坏、食品安全以及对人类消费者风险的担忧（B. Chen 等，2020；Wu 等，2021；Zeb 等，2023；Cai 等，2025）。因此，微塑料对水生生态系统日益严重的污染亟待科学界给予紧急关注，尤其是在生态敏感且社会经济至关重要的沿海地区。

在这一全球背景下，孙德尔本斯是世界上最大的三角洲红树林系统，代表着一个由茂密红树林植被和复杂潮汐河流与河口网络塑造的独特高产且生物多样性丰富的沿海景观（Kumar 等，2022）。孟加拉国孙德尔本斯与孟加拉湾直接相连，该海域接收来自约177条河流的排放，这些河流从内陆集水区输送大量塑料负荷，导致红树林-河口环境面临持续且广泛的污染压力（Banglapedia，2012；Lebreton 等，2017）。在这些水道中，帕苏尔河、科尔佩图阿河和赖河是主要的潮汐通道，穿过人口密集的居民区、港口、工业区以及快速扩张的水产养殖区。未经处理的工业废水、城市废水、航运和渔业活动、旅游以及水产养殖基础设施的排放共同增加了微塑料进入红树林-河口系统的可能性。

在这些潮汐活跃的红树林河口中，微塑料的运输和命运受到河流-河口耦合和潮汐泵送的强烈调节。尽管许多微塑料最初因聚合物密度低而具有浮力，但随着生物膜的形成、与有机物的聚集以及表面吸附，颗粒密度随时间增加，导致反复的沉降-再悬浮循环，并最终在红树林和河口沉积物中积累（Fischer 等，2014；Lebreton 等，2017；Liu 等，2021）。因此，这些系统同时充当汇和重新分配节点，接收来自上游城市、工业和水产养殖源的微塑料，并通过双向潮汐交换、河口环流和季风驱动的水动力学将它们重新分配到孟加拉湾北部（Yonkos 等，2014；Avio 等，2017；Wu 等，2021）。红树林-河口环境既作为微塑料的临时储存库，也作为运输通道，受潮汐动态、河口环流和季节性水文变化的影响。然而，这些过程因地点和季节而异，需要进行长期多季节监测才能进行可靠评估。近年来孟加拉国沿海地区的研究报告了微塑料分布和生态风险在海滩、红树林生态系统和城市河流中的显著时空变异性（Hossain 等，2026；Tasnim 等，2026；Siddique 等，2025a），强调了水动力学、陆地输入和季节因素在控制沿海微塑料格局中的作用。近期研究已证实孙德尔本斯水体、沉积物和鱼类中存在形态多样的微塑料，表明该高产生态系统内多个环境介质中的暴露日益增加（Chatterjee 等，2024）。

同时，贝类水产养殖作为沿海生计和区域粮食安全的核心，已迅速扩张，现占全球水产养殖和渔业产量的相当大比例，养殖品种中草虾、罗氏沼虾和对虾占主导地位（FAO，2020，2022）。鉴于其高过滤能力和与周围水体及沉积物的紧密联系，贝类特别容易受到微塑料暴露，从而产生生物富集的直接影响途径，并可能通过人类饮食摄入（Chen，2023）。孙德尔本斯红树林生态系统被指定为联合国教科文组织世界遗产，通过相互关联的河流和水产养殖系统提供重要的生态和社会经济服务，包括沿海保护、生物多样性保护和粮食安全。然而，微塑料和共存污染物的增加威胁着红树林-河流-水产养殖连续体的完整性，对水和沉积物质量、生态系统韧性和人类健康产生影响。尽管关注日益增加，但在孟加拉国孙德尔本斯，微塑料来源、环境分布、生物吸收和人类暴露途径之间的联系仍理解不足。

近期孟加拉国的研究扩展了微塑料污染在沿海和水生环境中的知识，包括对海滩、城市河流和红树林相关系统中微塑料分布、污染模式和生态风险的评估（Hossain 等，2026；Tasnim 等，2026；Siddique 等，2025a）。来自孙德尔本斯的研究还突出了微塑料在水生生物中营养转移的潜力（Sarker 等，2022），有证据表明物种特征、摄食行为和栖息地偏好影响不同组织中海鱼微塑料的积累（Siddique 等，2025b）。然而，现有研究主要考察单一环境介质或特定暴露途径。综合评估聚合物特异性危害、微塑料运输、生物积累和人类健康风险的研究在孟加拉国孙德尔本斯仍然缺乏。本研究评估了水、沉积物、鱼类和虾类介质中的微塑料，以表征污染途径和相关生态和健康风险。

为解决这一知识空白，本研究对孙德尔本斯红树林-沿海河流-水产养殖系统中的微塑料污染进行了综合评估，重点关注帕苏尔河、科尔佩图阿河、赖河及其相邻贝类养殖区。我们检验了以下假设：(1) 微塑料丰度、形态特征和聚合物组成因采样地点和环境与生物介质不同而异，以适应人为压力的差异；(2) 微塑料形态和聚合物组成的空间格局反映了与渔业和水产养殖活动、生活和工业排放以及港口相关活动相关的不同人为来源和运输途径；(3) 不同水生物种和生物组织间的微塑料生物富集存在差异，导致不同的生态风险和潜在人类饮食暴露。为检验这些假设，具体目标为：(1) 量化表层水、沉积物和水生生物中微塑料的丰度、空间分布、形态类型和聚合物组成；(2) 利用结合多变量统计方法（PCA、HCA和Sankey流分析）的成分指纹识别主要来源和运输途径；(3) 通过结合污染指数（PLI、PHI和PRI）与生物富集因子（BAF）和饮食暴露估计（EAI）的统一框架评估生态和人类健康风险。

由于野外采样是在单次季风行动期间进行（2024年8月），数据集应被视为季节性参考而非全年基线。然而，本研究对微塑料分布、来源、生物富集及相关风险提供了综合评估，为孙德尔本斯红树林-河口生态系统的未来季节性监测和管理提供了宝贵的洞察。

**研究区域与采样**

孟加拉国西南部孙德尔本斯红树林地区位于恒河-布拉马普特拉河-梅克纳河（GBM）盆地的末端区，在塑料从陆地进入孟加拉湾之前，作为主要的通道和临时汇（Shil 等，2017；Lebreton 等，2017；Getzner 和 Islam，2020）。强烈的潮汐驱动、河口环流和红树林介导的沉积物捕获使该地区特别适合评估微塑料的归宿。

**水环境中红树林沿海河口和贝类养殖场的微塑料丰度**

微塑料污染因地点而异，受人为压力较大地区的水平较高。这些差异可能反映了当地来源和水动力学过程对微塑料分布的影响。在本研究中，表层水和贝类养殖场的平均微塑料浓度分别为2.01×102 ± 112个/m3和220 ± 104个/m3。根据数据，科尔佩图阿河、赖河、帕苏尔河和…

**结论**

本项关于孟加拉国沿海河流和贝类养殖区红树林生态系统中微塑料污染的综合研究揭示了在所有环境介质——水、沉积物和水生生物——中均存在显著污染。水中（2.01×102个/m3）和沉积物中（1.6×102个/kg）的平均微塑料浓度表明存在实质性的污染水平，帕苏尔河因城市化和工业…

**CRediT 作者贡献声明**

Md Ali Hossain Shamim：撰写——初稿，可视化，验证，方法学，调查，形式分析，数据管理，概念化。
Jun Wang：撰写——审阅与编辑，形式分析。
Kazi Belayet Hossain：撰写——审阅与编辑。
A B M Sadique Rayhan：撰写——审阅与编辑。
Md Mazharul Islam：撰写——审阅与编辑。
Hongwei Ke：撰写——审阅与编辑。
Chunhui Wang：形式分析。
Minggang Cai：撰写——审阅与编辑，验证，监督。

**利益冲突声明**

作者声明，不存在可能影响本文所报告工作的已知经济利益冲突或人际关系。

**致谢**

本研究由国家自然科学基金委（NSFC）（U25A20790 和 42576044）、福建省产学研联合创新项目（2025Y4002）、广西科技计划（AB25069113）和中国留学基金管理委员会（CSC）资助。我们感谢厦门海洋职业技术学院和厦门大学海洋与地球学院海洋有机化学研究组的所有成员提供的支持。

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