应用贻贝笼养方法评估芬兰海岸线的微塑料污染

《Journal of Sea Research》：Assessing microplastic contamination on the Finnish coastline applying the mussel caging approach

　　

生物指示物生物体的移植，一种在化学污染监测中广泛使用的方法，被测试用于监测微塑料（MP）浓度及其潜在生物效应。研究人员将之前从贻贝（Mytilus spp.）中测量的化学污染物和选定生物标志物响应的数据，与在芬兰（波罗的海）海岸线经过两个月笼养期后贻贝软组织中新的MP观测结果相结合。组织中观察到的MP数量平均为每只贻贝20.0 ± 41.1个，每克贻贝干重168.9 ± 236.8个。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚乙烯（PE）是观察到的两种主要聚合物类型。在具有最高组织MP浓度的笼养站点，贻贝的综合生物标志物指数（Integrated Biomarker Index）升高。然而，在所有站点，组织MP浓度与生物标志物响应之间的关系并不明确。此外，各站点间组织MP浓度的变异性很高，与当地污染没有明确关联，这表明在将贻贝笼养方法作为检测MP浓度空间变异性的监测方法接受之前，应进行更多研究。

### 论文解读：应用贻贝笼养方法评估芬兰海岸线的微塑料污染

#### 研究背景与意义
全球塑料产量持续增长（2024年达430.9 Mt），塑料废物成为海洋生态的主要威胁，海洋中塑料存量约75–199 Mt。微塑料（MP，<5 mm）由大型塑料降解或直接人为产生，因其微小尺寸和持久性，可进入海洋食物网各级生物体内，尤其滤食性双壳类（如贻贝Mytilus spp.）易摄取MP。欧盟海洋战略框架指令（MSFD）要求监测海洋垃圾和MP，但针对生物体MP摄取的监测方法仍在发展中。贻贝笼养（移植）方法此前已用于评估化学污染物（如多环芳烃PAH、有机锡）的累积和生物效应，但在MP监测中的适用性尚存争议。本研究旨在将贻贝笼养方法应用于MP监测，结合化学污染物和生物标志物数据，评估MP在波罗的海芬兰沿海区域的累积、聚合物组成及潜在生物效应，以验证该方法在MP空间变异性监测中的有效性。

#### 主要关键技术方法
研究人员从芬兰Tv?rminne自然保护区（参考站点Tvea）采集壳长25–30 mm的贻贝，移植至8个沿海站点（Porvoo、Hanko、Naantali、Uusikaupunki、Rauma、Porkkala 1和2，以及Tvea笼养对照），笼养8–9周。样本来源包括靠近工业、港口、农业的污染站点及远离海岸的航运暴露站点。MP分析采用SDS、H₂O₂和酶消化法消化软组织，通过焦平面阵列傅里叶变换红外光谱（FPA-FTIR）检测粒径>20 μm的MP，并结合光镜计数。同时，利用先前研究（Lehtonen et al., 2019）的生物标志物数据（超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽还原酶GR、谷胱甘肽S-转移酶GST、脂质过氧化LPO和条件指数CI）计算综合生物标志物响应指数（IBR/n）。

#### 研究结果

**3.1 笼养站点贻贝组织中的MP数量**
MP在所有站点的软组织中被检出，范围5.4–63 MP ind.^-1（每只贻贝），最高值出现在Porvoo和Hanko站点（均值63和59 MP ind.^-1），主要因单个极高重复样（772和849 MP ind.^-1）导致。若排除这两个极端值，均值降至5.4–12.0 MP ind.^-1。站点间MP数量无统计显著差异（Kruskal-Wallis检验，p>0.05）。Tvea笼养贻贝的MP水平与初始采集时相似，表明未发生净累积。Porvoo和Hanko的MP高值可能与航运和工业活动有关，但与其他站点（如Rauma、Uusikaupunki）相比，距离污染源并非唯一决定因素，水文条件和食物可用性（如浮游生物量）也可能影响MP摄取。

**3.2 颗粒大小、类型和聚合物组成**
绝大多数MP粒径在13.3–721 μm之间，中位数为58.6–114.3 μm，符合贻贝主动滤食的颗粒范围（约2–200 μm）。站点间粒径分布存在显著差异（ANOVA，p<0.001），Porvoo站点含有大量<150 μm的MP。聚合物类型以聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为主，在Porvoo和Rauma站点占比>90%，而Naantali、Hanko和Porkkala站点PET占比<10%。聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）等聚合物较少。碎片（fragments）在所有站点占主导地位，纤维（fibres）比例仅0–6.2%，这与多数全球研究（纤维为主）不同，但符合波罗的海表层和界面层的碎片优势特征。Mussels对纤维的高长径比可能通过伪粪便（pseudofaeces）排斥，导致纤维摄入偏低。

**3.3 生物标志物测量：综合生物标志物响应（IBR）**
基于6个参数的IBR/n指数显示，Porvoo站点具有最高应激水平，其次为Rauma，最低为Tvea参考站点。Porvoo站点的GR活性显著高于其他站点（除Hanko），LPO和CAT也升高，这些氧化应激指标与MP长期暴露相关（参考Li et al., 2022）。Rauma站点的高IBR主要由GST活性显著升高驱动，暗示外源代谢增强。然而，IBR与MP数量间无显著相关性（Spearman相关，p>0.05）。化学污染物数据（PAH、有机锡）未明确显示Porvoo站点存在特异性问题，但海水痕量金属（如Cu、Zn）在Rauma站点超标，可能贡献了高IBR。因此，高MP与高IBR的关联不单纯，其他环境应激源（如金属）也起作用。

**3.4 关于贻贝笼养作为MP监测方法的评述**
研究指出，贻贝的选择性摄食行为（通过伪粪便排斥颗粒）可能导致MP数量被低估。尽管一些研究支持贻贝MP浓度可指示环境MP负载（如Karlsson et al., 2017），但Ward et al.（2019a）和Shumway et al.（2023）认为双壳类不宜作为MP生物指示物，因其快速排出MP（40%排斥率）。本研究显示，参考站点Tvea的重复样变异性低，表明笼养法在一定条件下可代表环境背景。但高站点间变异性（如Hanko极端高值）和缺乏与污染源的明确关联，提示该方法需进一步验证。MP在贻贝体内快速通过，缺乏累积，因此“快照”样本可能无法反映真实暴露量。建议同时监测化学添加剂和降解产物，并结合连续周期采样、场地和季节统一，以提高可靠性。

#### 总结与讨论
研究结论部分（依据摘要和正文总结）：研究人员在波罗的海芬兰海岸的笼养实验中发现，MP在贻贝软组织中普遍存在，但空间变异性高，与已知污染源关联不明确。尽管在MP浓度最高的Porvoo站点观察到综合生物标志物指数升高，但整体上MP浓度与生物效应之间的相关性不显著。因此，贻贝笼养方法在作为MP空间变异性监测工具前需要进一步研究，尤其是理解其方法学局限（如摄食选择性、颗粒快速通过、低估纤维等）。该研究发表在《Journal of Sea Research》，强调了未来监测应结合连续采样、环境参数测量及多种指标（如化学添加剂）以全面评估MP污染风险。