秋季海南三大江入海河口区的微塑料污染状况.pdf
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1、广东海洋大学学报Journal of Guangdong Ocean University第 43 卷第 4 期2023 年 7 月Vol.43 No.4Jul.2023谢福武,王少露,吴思怡,等.秋季海南三大江入海河口区的微塑料污染状况J.广东海洋大学学报,2023,43(4):137-144.收稿日期:2023-04-22基金项目:海南省自然科学基金青年基金(321QN0960);海南省自然科学基金高层次人才基金(420RC755)第一作者:谢福武(1992),男,硕士,工程师,从事海洋环境与生态学研究。E-mail:通信作者:莫孙伟(1988),男,硕士,工程师,从事生态环境污染研究分析
2、。E-mail:;何书海(1981),男,硕士,研究员,从事生态环境污染研究分析。E-mail:秋季海南三大江入海河口区的微塑料污染状况谢福武,王少露,吴思怡,雷宇,冯莹,莫孙伟,何书海(海南省生态环境监测中心,海南 海口 571126)摘要:【目的】了解海南三大江入海河口区表层水体微塑料分布特征、污染现状和潜在影响因素。【方法】于2021年11月对海南南渡江、昌化江和万泉河入海河口区的微塑料污染状况进行研究分析。【结果与结论】南渡江、昌化江和万泉河河口表层水体微塑料丰度范围分别介于0.16 1.27、0.25 0.70、0.19 0.82 m-3之间,平均丰度在0.42 0.47 m-3之间
3、,微塑料成分以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯纤维(PES)、聚苯乙烯(PS)占主导。其中,南渡江、昌化江河口区主要以粒径范围在 0.5 3.0 mm 的碎片状和纤维状的微塑料丰度居高,占比分别为 73.3%和78.2%,而万泉河以粒径范围在2.0 5.0 mm的碎片状和纤维状微塑料为主,占比为54.8%。随入海河口区的岸线距离增加,微塑料丰度均呈现为从河口到近岸海域递减的趋势,各站位丰度有所降低并呈现明显差异。与国内外入海河口相比,本研究区域的微塑料丰度整体处于低污染水平。关键词:微塑料;入海河口;南渡江;昌化江;万泉河;海南中图分类号:P76文献标志码:A文章编号:1673-9159(
4、2023)04-0137-08doi:10.3969/j.issn.1673-9159.2023.04.017Microplastics Pollution in Estuaries Areas of Three Major Rivers ofHainan in AutumnXIE Fu-wu,WANG Shao-lu,WU Si-yi,LEI Yu,FENG Ying,MO Sun-wei,HE Shu-hai(Hainan Ecological Environmental Monitoring Center,Haikou 571126,China)Abstract:【Objective】T
5、o investigate the distribution characteristics,pollution status and potentialinfluence factors of microplastics insurface seawater in estuaries areas of Hainan.【Method】Samplesin estuaries of Nandu river,Changhua river,Wanquan river were studied and analyzed in November2021,Hainan.【Result and Conclus
6、ion】Microplastics abundance in estuaries of Nandu river,Changhua river,Wanquan river were ranged from 0.16 to 1.27 particlesm-3,0.25 to 0.70 particlesm-3,0.19 to 0.82 particlesm-3,respectively.And the mean were among from 0.42 to 0.47 particlesm-3.Components of microplastics were mainly dominated by
7、 polypropylene(PP),polyethylene(PE),polyester(PES),polystyrene(PS).Among them,estuaries of Nandu river and Changhua river mainlyhad a high abundance of fragmented and fibrous microplastics with particle size range of 0.5-3.0 mm,accounted for 73.3%and 78.2%.While Wanquan river were dominated by fragm
8、ented and fibrousmicroplastics with particle size range of 2.0-5.0 mm,accounted for 54.8%.With increasing ofshoreline distance,abundance of microplastics generally showed a decreasing trends from the estuaries第43卷广东海洋大学学报110210E 1102230E 110240E 1102530E 110270E110180E 1101930E1083515E1083645E108381
9、5E1083945E1103345E1103430E1103515E110360E1103645E1103730EABC192230N192145N19210N192015N191930N191845N19180N191715N191630N191545N19150N191415N19120N191115N191030N19945N1990N19815N19730N19645N1960N201415N201330N201245N20120N201115N201030N20945N2090N20815N20730N20645N2060N20515N20430N20345N2030N20215N2
10、0130N20045N2000NNDJ9NDJ8NDJ7NDJ4NDJ5NDJ6NDJ3NDJ2NDJ1南渡江CHJ7CHJ8CHJ9CHJ4CHJ5CHJ6CHJ1CHJ2CHJ3昌化江万泉河WQH1WQH4WQH7WQH2WQH5WQH8WQH3WQH6WQH9to inshore areas,abundance of each station decreased and had a significant difference.Also,abundanceof microplastics in estuaries of Hainan was still at a low pollutio
11、n level,when compared with domesticand foreign estuaries.Key words:microplastics;estuaries;Nandu river;Changhua river;Wanquan river;Hainan随着国际旅游岛的建设和自由贸易试验区的兴起,海南近岸河口及邻近区域受不同程度的人类活动影响日益突出,尤其是微塑料污染问题愈加严重。南渡江、昌化江和万泉河作为海南岛的三大重点流域,河流流程短,水流量充沛、流经区域复杂,可通过河流输入经河口最终汇入南海。而河流作为陆源性微塑料输送进入海洋的重要途径,尤其是河流和海洋交汇的河口区
12、的微塑料污染状况需要引起广泛关注1-2。国内外关于入海河口区的微塑料污染状况研究已有相关报道3-4,然而,目前关于海南入海河口区微塑料污染和赋存状况仅见李高俊等1关于南渡江河段(从源头到河口)水体的微塑料污染状况研究报道。因此,本研究以海南岛南渡江、昌化江和万泉河入海河口区域为研究对象,研究微塑料在河口水体中的分布特征及污染趋势,评估海南省三大江入海河口咸淡水交汇区的微塑料污染现状,为海南省微塑料污染治理和管理提供科学依据。1 材料与方法1.1 调查区域于海南岛南渡江、昌化江和万泉河入海口区域分别布设3条调查断面,每条断面布设3个点位,整体呈扇形布点方式,每个入海河口共计9个点位,总共27个点
13、位。监测点位详见图1(A-C)。1.2 样品采集采样工作分别于2021年11月的南渡江、昌化江和万泉河入海河口依次进行。采用两侧设有平衡翼板的矩形状浮游生物网(网口长1 m,网口宽0.5 m,网孔330 m,网衣长2.8 m)以水平拖网的方式采集表层海水微塑料。保持 2 kn 左右船速,拖网时间约10 min,采样结束,以0.5 m/s的速度缓慢收网,反复冲洗网衣,将黏附于网衣上的物质冲洗至网底管,将网底管中物质全部收集于1 L玻璃瓶中,加入2 5 mL体积分数5%的甲醛溶液固定,低温避光存放,及时运回实验室处理与分析,记录采样前后的流量值。1.3 样品处理1)筛网过滤:采集样品依次经孔径 5
14、 mm 和0.3 mm不锈钢筛网过滤,用纯水反复冲洗样品瓶和5 mm筛网,除去较大的树叶、枝条等杂质,将0.3 mm筛网的截留物反复冲洗入500 mL烧杯中,用锡箔纸覆盖烧杯口,60 下烘干至恒质量。2)消解处理:干燥后的样品依次添加20 mL的0.05 mol/L硫酸亚铁溶液和20 mL体积分数为30%过氧化氢溶液,锡纸密封烧杯口进行消解处理(若反应缓慢可水浴加热),消解后若仍有生物体残留,重复上述操作直至生物体完全消解。3)密度分离:于消解后的样品加入1.2 g/mL氯化钠,充分搅拌使其溶解成饱和溶液,将其全部转移至分液漏斗中浮选分离,锡纸密封漏斗口,静置24 h图1海南河口微塑料采样站位
15、Fig.1Sampling sites of microplastics in Hainan estuaries138第4期谢福武等:秋季海南三大江入海河口区的微塑料污染状况图例监测点位河流监测点位NDJ1NDJ2NDJ3NDJ4NDJ5NDJ6NDJ7NDJ8NDJ9丰度/m-31.270.550.500.160.190.180.190.650.27监测点位CHJ1CHJ2CHJ3CHJ4CHJ5CHJ6CHJ7CHJ8CHJ9丰度/m-30.380.420.580.700.350.400.470.680.25监测点位WQH1WQH2WQH3WQH4WQH5WQH6WQH7WQH8WQH9丰
16、度/m-30.720.420.310.420.210.820.480.240.19图例监测点位河流图例监测点位河流201415N201330N201245N20120N201115N201030N20945N2090N20815N20730N20645N2060N20515N20430N20345N2030N20215N20130N20045N2000N110210E 1102230E 110240E 1102530E 110270E110180E 1101930E192230N192145N19210N192015N191930N191845N19180N191715N191630N1915
17、45N19150N191415N19120N191115N191030N19945N1990N19815N19730N19645N1960N1083515E1083645E1083815E1083945E1103345E1103430E1103515E110360E1103645E1103730ENDJ9NDJ8NDJ7NDJ4NDJ5NDJ6NDJ3NDJ2NDJ1南渡江CHJ7CHJ8CHJ9CHJ4CHJ5CHJ6CHJ1CHJ2CHJ3昌化江万泉河WQH1WQH4WQH7WQH2WQH5WQH8WQH3WQH6WQH9ABC后,打开漏斗阀门除去下层沉淀物,保留浮选液。4)真空抽滤:滤器
18、中放入不锈钢滤膜(10 m),将漏斗中浮选液倒入滤器中,用纯水反复冲洗漏斗,将残留物质全部冲洗至滤器中进行真空抽滤,抽滤完成后,滤膜转移至干净培养皿,贴好标签,60 下烘干,留待后续的显微镜镜检和红外分析。1.4 样品分析1)滤膜置于体式显微镜(Seize)下进行观察,挑拣出疑似微塑料的物质,对其形态、粒径、颜色等物理特征进行测量和记录。2)选用傅里叶变换红外光谱仪对挑拣的疑似塑料物质进行化学成分鉴定分析,选择光谱采集范围为4004 000 cm-1,设置单次光谱采集扫描16次用时3 s,取样品图谱和相应红外光谱谱图库进行一致性比对分析(匹配度75%),确定被测物质成分。1.5 数据分析表层海
19、水中微塑料丰度(D),网口装有流量计,直接测量拖网采集的海水(表层)体积,按以下公式计算:D=n/(ri-r0)kwh,式中,D为微塑料丰度,单位为m-3;n为获取的微塑料总数量,单位为个;ri为流量计的结束值,单位为转(r);r0为流量计的初始值,单位为转(r);k为流量计的标定值,单位为m/r;w为网具的网口宽度,单位为m;h为网具的网口高度,单位为m。本研究采样站位图、微塑料丰度图等均采用Acrgis 10.3软件绘制,微塑料成分、粒径等参数采用SigmaPlot 10.0软件绘制。相似性聚类和标序分析均采用Primer 5.0软件进行处理分析。2 结果2.1 南渡江入海河口微塑料污染特
20、征南渡江入海河口的表层海水中共鉴定微塑料1 211个,各点位丰度范围介于0.16 1.27 m-3之间,平均值为0.44 m-3。从空间分布情况来看,距离入海河口最近的 NDJ1、NDJ2 和 NDJ3 号点均有较高丰度值,河口的陆源输送作用对于微塑料的丰度影响较甚。随点位与岸线距离增加,微塑料丰度整体呈降低趋势(图2(A))。分析结果表明,南渡江共鉴定出9种不同类型微塑料,分别为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯丙烯共聚物(PE:PP)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN)和聚氯乙烯(PVC)。其中,以市场上消费量最大的聚乙烯
21、、聚丙烯居多,各占丰度总量的29.4%和26.8%;聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯居次席,各占总量的19.6%和11.6%;而其他类型微塑料的丰度相对较低,占比均不足2.0%(图3(a))。粒径结构方面,以1.0 2.0 mm范围内的微塑料居多,丰度为1.161 m-3,占粒径总量的29.3%。其次为0.5 1.0 mm和2.0 3.0 mm范围内的微塑料,丰度分别为0.764 m-3和0.654 m-3,各占总量的19.3%和16.5%(图 3(b))。从空间差异看,南渡江的 NDJ1、NDJ2、NDJ3和NDJ8号点均以0.5 3.0 mm范围小粒径的微塑料居多,具有较高丰度水平(图4(A
22、))。形态结构方面,该区域共观察到泡沫、片状、颗粒、线形、薄膜、纤维状6种不同形状,总体以纤维状、碎片状和泡沫为主,丰度为0.900 m-3和0.894 m-3,各占形态总图2表层海水的微塑料丰度分布Fig.2Distribution of microplastics abundance in surface seawater139第43卷广东海洋大学学报量的 22.7%和 22.6%(图 3(C))。从空间分布看,同样以 NDJ1、NDJ2、NDJ3、NDJ8 号点的纤维状和片状微塑料居多(图4(B))。总体而言,南渡江入海河口区的表层水体以粒径范围在0.5 3.0 mm的纤维状和碎片状的微
23、塑料为主。2.2 昌化江入海河口微塑料污染特征昌化江入海河口共鉴定微塑料 1 417个,各点位丰度范围介于 0.25 0.70 m-3之间,平均值为0.47 m-3。以空间分布来看,距离入海河口较近的CHJ2、CHJ3、CHJ4号点均有较高丰度,河口的陆源输送作用对于微塑料丰度影响较明显。随着点位与岸线距离的增加,微塑料丰度整体呈下降趋势,而CHJ8号点不仅受陆源输送的作用,也受秋季东北季风所引起的洋流、水团转换作用的影响,因此具有较高丰度值(图2(B))。分析结果表明,昌化江共鉴定出11种不同类型的微塑料,分别为聚丙烯、聚乙烯、聚酯纤维(PES)、聚苯乙烯、人造丝(RY)、乙烯丙烯共聚物、丙
24、烯酸(AC)、聚酰胺、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯。同样以市场上消费量最大的聚丙烯和聚乙烯占绝对优势,各占丰度总量的30.5%和27.9%。其次为聚酯和聚苯乙烯类型的微塑料,丰度值各占总量的 22.9%和 14.7%。而其他类型微塑料的丰度相对较低,均不足 2.5%(图3(A))。粒径结构方面,以1.0 2.0 mm范围内的微塑料居多,丰度为 1.278 m-3,占粒径总量的30.2%。而0.5 1.0 mm和2.0 3.0 mm范围内微塑料 同 样 具 有 较 高 丰 度 值,分 别 为 0.909 m-3和0.867 m-3,各占总量的21.5%和20.5
25、%(图3(B))。从空间差异看,昌化江的 CHJ1、CHJ2、CHJ3、CHJ4、CHJ7和CHJ8号等点位均以粒径范围在0.5 3.0 mm的微塑料居多,具有较高丰度值(图4(C))。形态结构方面,昌化江河口区同样共有泡沫、片状、颗粒、线形、薄膜、纤维状等6种形状,微塑料主要以片状和纤维状占主要部分,丰度分别为 1.836 m-3和1.123 m-3,各占形态总量的43.4%和26.6%。泡沫状和薄膜状的微塑料也存在较高丰度值,但线状和颗粒状微塑料则相对较少(图3(C))。从空间分布看,CHJ1、CHJ2、CHJ3、CHJ7和 CHJ8号点位均以碎片状和纤维状微塑料居多,CHJ4号点则主要以
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