《Journal of Hazardous Materials Advances》：Mapping microplastic pollution in water and sediment at Chandipur coast, Bay of Bengal, East coast of India
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微塑料（MPs）的出现是当今主要的健康关注点，但其在开放系统中的风险评估尚未被明确探讨。本研究聚焦于分析印度东海岸昌迪普尔沿海地区微塑料的分布与风险评估。研究人员对前季风季与后季风季的水体和沉积物样本进行了分析、提取，并借助复合显微镜、荧光显微镜及扫描电子显微
微塑料（MPs）的出现是当今主要的健康关注点，但其在开放系统中的风险评估尚未被明确探讨。本研究聚焦于分析印度东海岸昌迪普尔沿海地区微塑料的分布与风险评估。研究人员对前季风季与后季风季的水体和沉积物样本进行了分析、提取，并借助复合显微镜、荧光显微镜及扫描电子显微镜（SEM）成像进行可视化，识别出黑色纤维形态。水体与沉积物中微塑料丰度在前季风季更高（283±195.02 颗粒/升和 294±199.80 颗粒/克），高于后季风季（86±61.40 颗粒/升和 177±358.02 颗粒/克）。依据微塑料空间分布，工业污水为主要污染源，其次为渔业与生活垃圾。尺寸分布上，微塑料介于1至5毫米之间，10至100微米区间丰度最高。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）占主导。SEM/EDX元素分析提示存在锌（Zn）、铅（Pb）、铝（Al）、锶（Sr）等无机污染物与添加剂。水体与沉积物的污染负荷指数（PLI）介于0.99至8.37。聚合物危害指数（PHI）、沉积物聚合物危害指数（SPHI）和潜在生态风险指数（PERI）证实尽管PLI为低至中等，仍存在高危害聚合物类型。本研究揭示了微塑料在水体与沉积物中的关键污染问题，其可作为有毒金属的重要载体。SEM与EDX分析观察结果提示微塑料表面可能促进重金属吸附。
研究背景与立项依据
微塑料（Microplastics, MPs）指尺寸小于5毫米的塑料碎片，自20世纪中期塑料大规模应用以来，已成为全球海洋与河口生态系统的标志性污染物。MPs具有疏水性、难降解性与高比表面积，能够吸附持久性有机污染物（POPs）、多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）及重金属，并通过摄食、纠缠和营养级传递威胁水生生物与人类健康。印度半岛东海岸的孟加拉湾接收多条大河输入，是MPs的重要汇区；奥里萨邦昌迪普尔（Chandipur）海岸地处Budhabalanga河口至外海过渡带，兼具渔港、旅游与小规模工业活动，但此前针对该区域水体与沉积物中MPs的季节动态、聚合物组成及生态风险定量评估存在明显知识缺口。研究人员在《Journal of Hazardous Materials Advances》报道了此项工作，旨在填补孟加拉湾特定岸段MPs时空分布与风险制图空白，为SDG 14目标下的海岸管理提供基线数据。
主要技术方法概括
研究人员沿Budhabalanga河口至外海布设13个断面站点，于前季风季与后季风季分别采集水体（Niskin采水器）与沉积物（Van-Veen抓斗）样本各26个重复。MPs提取采用湿法过氧化氧化（WPO）结合氯化钠密度分离，经1微米筛分级后镜检与尼罗红荧光染色确认。形态学由Gemini SEM 300扫描电镜联用能谱仪（SEM/EDX）完成，聚合物鉴定采用Nicolet-iS5傅里叶变换红外光谱（FTIR）压片法比对标准谱库。质量控制涵盖现场空白、程序空白、仪器空白及热针熔融验证。数据分析使用Kruskal–Wallis检验与Dunn事后检验处理季节差异，并依次计算污染负荷指数（PLI）、聚合物危害指数（PHI）、沉积物聚合物危害指数（SPHI）与潜在生态风险指数（PERI），所有绘图由OriginPro 2024b、ArcGIS 10.8.2与SankeyMATIC实现。
研究结果
3.1 水体与沉积物中MPs丰度及分类
前季风季水体MPs达283±195.02 颗粒/升、沉积物294±199.80 颗粒/克；后季风季分别降至86±61.40 颗粒/升与177±358.02 颗粒/克，Kruskal–Wallis检验显示季节差异显著（H=17.82, p=0.0005）。尺寸以10–100微米为主（76.5%），其次1–10微米（14.2%）。站点ST-2与SD-1分别为水体和沉积物最高值点，靠近居民区与鱼饲料厂。
3.2 可视化
复合显微镜与尼罗红荧光成像一致显示黑色纤维为优势形态，跨越两季两类基质，证实疏水性MPs存在。
3.3 表征
SEM揭示纤维状MPs表面粗糙、有裂纹及异粒附着；EDX检出强碳峰及Zn、Pb、Al、Sr、Br等元素，印证添加剂与重金属吸附。FTIR鉴定出17类聚合物，前季风季水体与沉积物均以PVC、PET为主（PVC出现率100%），后季风季沉积物中ABS、PE、HDPE、LDPE占比升至84.6%。
3.4 风险评估
PLI站点值0.99–8.37，属I级（低负荷）；但PHI依Lithner量表达III–V级，PU、PVC、ABS、PC、PMMA等高分聚合物驱动极端危险。SPHI在前季风季多数站点超10^5量级，SD-1与SD-2达6.6×10^5–1.7×10^6；PERI为13358.1–1234744，全线属V级极端生态危险，工业区ST-1/ST-2为热点。
3.5 MPs与水文参数相关性
前季风季MPs丰度与碱度正相关（r=0.57），与气温负相关（r=-0.51）；后季风季与pH、气温、溶解氧正相关，与透明度、盐度、碱度负相关，反映水文季节切换改变MPs迁移路径。
讨论部分总结
讨论指出MPs空间格局受工业排污、居民污水、渔港活动共同塑造，工业区＞商业区＞居民区。小粒径（10–100微米）高比表面促进重金属络合，SEM/EDX直接佐证MPs作为Pb、Zn载体。聚合物组成季节反转现象被解释为后季风径流输入高毒聚合物而前季风以低毒累积为主。PLI偏低但PHI/SPHI/PERI极高，说明传统负荷指标低估了聚合物本征毒性，风险指数需耦合聚合物危害评分。作者承认未量化纳米塑料、未测有机添加剂、PERI线性加和假设可能高估风险等方法学边界。
结论部分翻译
本研究提供了昌迪普尔海岸水体与沉积物中微塑料出现、定量、表征及吸附能力的季节评估，及其与水参数和相关生态风险的关联。结果确认微塑料在沉积物与水体中各季持续存在，其分布主要由污水排放、地表径流、人类活动与环境因子驱动。空间分布显示工业区微塑料丰度最高，其次居民区，表明工业排放是首要贡献源。元素分析通过确认微塑料作为重金属（如Pb、Zn）与有毒金属（如Al、Sr）载体角色，增添了毒理相关性。PLI、PHI、SPHI与PERI共同指示有害MPs聚合物存在，长期构成健康威胁。沉积物是MPs重要长期汇，并可通过水动力混合再释放为次生源。从生态视角，MPs经摄食、生物累积与转移负面作用于底栖健康并放大毒理风险。作为发展中的鱼类登陆中心，昌迪普尔需配套暴雨过滤、旅游区塑料管控与单次使用塑料限制以守护水环境与人类健康。
