典型滨海潮滩及近海环境中微塑料污染特征与生态风险

发布时间：2017-04-08 06:19

  本文关键词：典型滨海潮滩及近海环境中微塑料污染特征与生态风险，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋和海岸环境中的微塑料(5 mm)作为一种新型的污染物近年来已逐渐受到国内外的关注。由于其颗粒小、数量多、分布广且易于被海洋鱼、贝类等生物体摄食,会构成生态风险。国际上,近年来有关微塑料污染研究的报道快速增加,而我国尚处于起步阶段。本研究选择我国北方海岸带潮滩为研究区,通过优化微塑料浮选、分离及鉴别方法,率先研究了北黄海及渤海典型潮滩地区微塑料的类型、粒径、丰度、分布及其影响因素,分析了微塑料形貌特征及表面附着物质,初步探明了渤海海面和部分海洋生物体中微塑料的积累状况,在方法学和基础数据方面为我国海岸及近海环境中微塑料污染及其生态风险研究提供了科学依据。本研究针对滨海潮滩土壤或沉积物样本,建立了一套连续流动分离浮选装置,实现微塑料浮选分离的便捷性和高效性,回收率达到97%。运用该装置,成功获取河北曹妃甸典型潮滩土壤中不同类型和丰度的微塑料,并首次观测到塑料编织袋扁丝碎片类的微塑料,进一步验证了该分离方法的适用性。采用该装置及浮选分离方法,发现山东沿海旅游海滩(或荒滩)、河口、养殖区和渔船码头区潮滩土壤或沉积物中均存在颗粒类(聚乙烯)、发泡类(聚苯乙烯)、纤维类(低密度聚乙烯)、碎片类(聚乙烯或聚丙烯)和薄膜类(聚丙烯)微塑料,其中,以发泡类为主,占58%~92%,其次是碎片类,而颗粒类和薄膜类较少。个别点位以碎片类为主,主要为风化的工程塑料编织袋碎片。在微塑料大小上,小于1 mm的微塑料占主导地位(约占总数量60%);在丰度上,具有空间差异性,与潮滩类型有关。从微塑料平均丰度来看,旅游海滩(或荒滩)中微塑料丰度为720.38±2059.09个/kg(以沉积物湿重计),河口区为149.95±219.95个/kg,渔船码头区为193.75±52.68个/kg,养殖区高于其他潮滩类型,达到2049.38±3980.66个/kg。不同质地潮滩中微塑料颗粒类型、大小和丰度也存在差异,沙质滩以1mm的发泡类微塑料为主,泥质滩则以1 mm的碎片类微塑料为主。在渤海表层海水微塑料调查中,选择渤海海峡客运航道近岸区和渤海中心远离海岸区两个样点进行了微塑料分析。发现了碎片类、纤维类和薄膜类等微塑料类型,渤海海峡客运航道海面微塑料丰度达27.0个/m3,渤海中心区为11.8个/m3。渤海微塑料污染及其来源和影响因素值得进一步研究。通过调查分析渤海莱州湾、北黄海烟台渔人码头、广西北部湾等近海底栖生物体内微塑料积累状况,发现魁蚶(Scapharca broughtonii)、毛蚶(Scapharca kagoshimensis)、中国蛤蜊(Mactra chinensis)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、皱纹绿螂(Glauconome corrugate)、日本圀(Charybdis(Charybdis)japonica)、三疣梭子蟹(Portunus(Portunus)trituberculatus)、脉红螺(Rapana Venosa)等底栖生物体内均有微塑料积累,丰度在70~2000个/kg(以鲜重计)之间,包括颗粒类、碎片类、纤维类和薄膜类。滨海潮滩和海水环境中的微塑料污染可能是这些底栖生物体内微塑料的主要来源,对近海生态系统构成风险。同时,这些底栖生物均是日常食用的海产品,因而可能通过食物链对人体健康带来潜在风险。通过利用扫描电子显微镜和能谱仪对黄渤海典型潮滩土壤中分离的微塑料进行表面形貌及附着物质的鉴定表明:环境中的微塑料样品表面呈现明显的粗糙,裂纹等不均质现象;同时,表面裂缝中夹杂着土壤颗粒等杂质,或者附着铁氧化物等物质;一些微塑料表面还观察到疑似藻类的生物有机体和疑似石油的黑色油状物质等附着物。因此,长期存在于海岸带环境中的微塑料表面及其复杂,会成为环境污染物和生物体的载体,并通过在海洋环境中共迁移形成扩散污染。未来应更加关注海洋及海岸环境中微塑料的动态过程和生态效应。
【关键词】：微塑料 渤海 滨海潮滩 海洋生物 表面形貌 附着物质 生态风险
【学位授予单位】：中国科学院烟台海岸带研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55
【目录】：

• 致谢5-7
• 摘要7-9
• Abstract9-18
• 1 海洋及海岸环境中微塑料研究进展18-34
• 1.1 微塑料的采样、分离与鉴定方法研究21-22
• 1.1.1 微塑料样品采集和分离方法及装置研发21
• 1.1.2 微塑料鉴定和分析方法21-22
• 1.2 海岸环境中微塑料的类型、来源及分布研究22-27
• 1.2.1 海岸环境中微塑料类型与源解析22-25
• 1.2.2 海岸环境中微塑料粒径、丰度及分布25-27
• 1.3 海岸环境中微塑料表面微形貌及其与污染物结合特征研究27-29
• 1.3.1 微塑料表面微形貌27-28
• 1.3.2 微塑料表面污染物的结合特征28-29
• 1.4 海岸环境中微塑料污染的生态效应研究29-31
• 1.4.1 生物体中微塑料的富集与分布29-31
• 1.4.2 微塑料及其复合污染物对生物体的毒性效应31
• 1.5 本学位论文拟解决的科学问题、研究内容及意义31-34
• 2 海岸带环境及生物样品的采集、分离与分析34-45
• 2.1 研究区概况34-35
• 2.1.1 河北省曹妃甸围填海区34
• 2.1.2 山东省海岸带地区34-35
• 2.2 滨海潮滩土壤及沉积物中微塑料样品采集、分离、鉴别与表征35-38
• 2.2.1 微塑料样品采集点位分布及方法35-37
• 2.2.2 潮滩样品中微塑料分离方法37
• 2.2.3 微塑料样品的统计、表征和形貌分析方法37-38
• 2.3 渤海海水中微塑料样品的采集与分离38-39
• 2.3.1 微塑料样品采集38-39
• 2.3.2 微塑料样品分离39
• 2.4 近海底栖生物样品的采集及其微塑料提取39-44
• 2.5 微塑料数据处理和空间分布制图44-45
• 3 潮滩土壤及沉积物中微塑料的连续流动分离浮选装置及方法优化45-51
• 引言45-46
• 3.1 供试材料与方法46
• 3.2 微塑料的连续流动分离浮选装置设计46-47
• 3.3 微塑料的连续流动分离浮选流程47
• 3.4 模拟回收试验47-48
• 3.5 基于优化方法的曹妃甸潮滩土壤微塑料类型、丰度与粒径分布特征48-50
• 3.6 小结50-51
• 4 山东省不同类型滨海潮滩中微塑料类型、来源、丰度及分布51-70
• 引言51
• 4.1 供试材料与方法51-52
• 4.2 山东滨海潮滩中微塑料类型、来源、丰度及分布52-69
• 4.2.1 微塑料类型及粒径52-57
• 4.2.2 微塑料来源57-59
• 4.2.3 微塑料丰度59-64
• 4.2.4 微塑料分布64-69
• 4.3 小结69-70
• 5 渤海表层海水及典型海洋底栖生物中微塑料类型及丰度初步研究70-82
• 引言70-71
• 5.1 供试材料与方法71
• 5.2 渤海表层海水及典型海洋底栖生物微塑料类型及丰度71-81
• 5.2.1 渤海表层海水微塑料类型、来源与丰度71-76
• 5.2.2 典型海洋底栖生物中微塑料类型、来源与丰度76-81
• 5.3 小结81-82
• 6 海岸带微塑料表面微观特征与附着物质识别82-92
• 6.1 供试材料与方法83
• 6.2 海岸带微塑料表面微观特征、附着物质识别83-91
• 6.2.1 滨海潮滩中微塑料表面形貌特征83-87
• 6.2.2 滨海潮滩中微塑料表面的附着物质87-91
• 6.3 小结91-92
• 7 总讨论与总结论92-102
• 7.1 总讨论92-99
• 7.1.1 需要强调微塑料研究中方法学创新的重要性92-94
• 7.1.2 深化认识环境中微塑料老化及时空分布规律94-95
• 7.1.3 关注海洋及海岸环境超微塑料的行为及归趋95-96
• 7.1.4 重视海洋及海岸环境微塑料表面附着物质与复合污染风险研究96-97
• 7.1.5 加强微塑料的海岸及海洋生态环境效应及海产品安全研究97-99
• 7.2 总结论99-100
• 7.3 特色与创新点100-101
• 7.4 不足之处101
• 7.5 未来研究建议101-102
• 参考文献102-112
• 附录112-122
• 英文缩略对照表112-113
• 图题汇总113-120
• 中文图题113-116
• 英文图题116-120
• 表题汇总120-122
• 中文表题120-121
• 英文表题121-122
• 作者简介122-123
• 攻读学位期间研究成果123

【参考文献】

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1 陈燕珍;孙钦帮;王阳;陈兆林;张冲;;曹妃甸围填海工程开发对近岸沉积物重金属的影响[J];海洋环境科学;2015年03期

2 徐进勇;张增祥;赵晓丽;温庆可;左丽君;汪潇;易玲;;2000-2012年中国北方海岸线时空变化分析[J];地理学报;2013年05期

3 汤桂兰;胡彪;康在龙;孟辰晨;张晓雨;张丽琴;冯慧英;孙文鹏;;废旧塑料回收利用现状及问题[J];再生资源与循环经济;2013年01期

4 靳向煜,朱远胜,王俊;围海造地中的充泥管袋应用研究[J];纺织学报;2000年05期

5 陶建基,虞荣钟,武永斌;塑料编织袋在永兴围垦水闸围堰施工中的应用[J];浙江水利科技;1998年04期

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1 李振;胶州湾海岸带土地利用/覆被变化及山东省海岸带土地利用变化动态模拟[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2010年

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本文编号：292261