【摘 要】
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微塑料是尺寸小于5毫米的塑料碎片。微塑料难以降解,已大量存在于各个生态系统中,在环境中的存量将持续增加。其尺寸与众多天然饵料接近,易被生物误食,并可在食物网中传递,因而对生态系统健康构成较大潜在风险。微塑料在环境中与多种污染物共存,易吸附水体中的其他污染物,成为污染物的载体,这在评估微塑料的生态风险时需要考虑。目前,关于微塑料吸附重金属的机制、潜力、生物效应鲜有研究,影响了对其进行生态风险评估的准
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微塑料是尺寸小于5毫米的塑料碎片。微塑料难以降解,已大量存在于各个生态系统中,在环境中的存量将持续增加。其尺寸与众多天然饵料接近,易被生物误食,并可在食物网中传递,因而对生态系统健康构成较大潜在风险。微塑料在环境中与多种污染物共存,易吸附水体中的其他污染物,成为污染物的载体,这在评估微塑料的生态风险时需要考虑。目前,关于微塑料吸附重金属的机制、潜力、生物效应鲜有研究,影响了对其进行生态风险评估的准确性。本研究模拟微塑料在真实水体环境中对重金属的吸附过程,探索微塑料对重金属的吸附机理,进而选用黑点青鳉(Oryzias melastigma)作为模式生物,研究了单一铜(Cu)暴露以及微塑料与Cu联合暴露时生物的重金属累积和毒性。首先,将实验室制备的6种微塑料,即低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、尼龙(Nylon)以及轮胎磨损颗粒布放到九龙江河口、同安湾和深沪湾,进行为期50天的野外老化。对老化后的微塑料使用体视显微镜和扫描电镜进行表面性质分析,发现老化后的微塑料表面更为粗糙,有明显的孔洞和破损,边缘呈锯齿状。对老化微塑料进行重金属浓度测定,发现不同微塑料上的重金属浓度存在较大差异,其中PET对重金属的吸附能力最强;不同站点的微塑料重金属浓度也存在较大差异,其中九龙江口站点的浓度总体最高,反映了水体的污染情况。对微塑料表面的生物群落进行分析,发现九龙江河口的微塑料表面微生物丰度最高,并且微生物与重金属污染有较强的正相关性。微塑料对Cu的等温吸附实验表明:老化显著提高微塑料对Cu的吸附能力。以上结果均表明微塑料可以成为重金属的重要载体。其次,研究了盐度对生物的Cu累积和毒性的影响。低盐度(盐度5-10)时,生物的Cu吸收速率常数较高,对Cu累积能力较强,说明在低盐度的时候,盐度的水化学作用提高了溶液中Cu的生物可利用度。在5、15、30盐度下,黑点青鳉的96-h Cu半致死浓度分别为191、4780、587 μg L-1,表明Cu毒性随着盐度的升高呈先下降后上升的趋势。Cu浓度为500 μg L-1的96 h急性毒性实验结果中也进一步证实了该趋势,黑点青鳉在中间盐度时的生存率较高。通过毒代-毒效动力学模型对实验结果进行分析,发现在高盐度下,生物的高内在敏感性导致较高的Cu毒性,黑点青鳉在中间盐度有较好的耐受性。最后,研究了微塑料对Cu生物累积的影响。将黑点青鳉暴露于微塑料和Cu的混合溶液中,发现微塑料的存在能够提高Cu的生物累积,但随着微塑料浓度的增大,微塑料的促进作用降低。不同粒径范围的微塑料对Cu生物累积的影响没有明显区别。将黑点青鳉与滤食性的翡翠贻贝进行对比,发现两种不同摄食策略的生物受微塑料的影响不同:微塑料的存在降低了翡翠贻贝对Cu的累积。微塑料与自然悬浮颗粒物的对比结果表明,微塑料对Cu生物累积的促进作用远低于悬浮颗粒物。综上,微塑料在水体环境中能够吸附重金属,成为重金属的载体。微塑料可被水生生物摄食,提高生物对重金属的累积,但效应因物种而异。虽然自然悬浮颗粒物作为载体对生物重金属累积的促进作用远高于微塑料,但微塑料所产生的增量风险仍不可忽视。本论文对微塑料与重金属Cu及其联合效应进行了多方面的研究,为微塑料生态风险的评估提供了科学依据。
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