典型海洋经济生物中微塑料的分析方法及分布特征研究

论文摘要

微塑料（Microplastics）通常是指粒径小于5 mm的塑料微粒,作为一种海洋环境中不断增加的新兴污染物而备受关注。微塑料的粒径较小,易被海洋生物误食,沿着食物链的传递效应不断累积,最终可能危害人类健康。本研究建立了海洋经济生物体中微塑料分离提取的前处理方法,运用体视显微镜、衰减全反射傅里叶变换红外显微成像光谱仪（ATR-μ-FT-IR）和扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）多种显微技术和微分析方法,优化了微塑料检测体系,并应用到海洋经济生物体的微塑料检测中;初步探讨了微塑料在典型海洋经济贝类中的综合特征与区域、物种及季节变化的关系。主要研究结果如下:1)海洋生物中微塑料的分离鉴定技术本研究通过10%KOH消解和热过滤相结合,建立了海洋经济生物体中微塑料分离提取的前处理方法,并应用于分离海洋经济生物中的微塑料。结果表明,10%KOH消解体系的消解效率较高,聚丙烯（Polypropylene,PP）、聚乙烯（Polyethylene,PE）、聚苯乙烯（Polystyrene,PS）和聚氯乙烯（Polyvinyl chloride,PVC）加标回收率为96.7%–98.6%,方法精密度较好,相对标准偏差（RSD,n=3）≤3.2%,能够满足海洋经济生物体中微塑料检测分析的要求。该前处理方法具有简单、高效、对样品中微塑料损害低等优点。本研究以体视显微镜和ATR-μ-FT-IR为主,并结合SEM-EDS完善了微塑料鉴定的多元分析技术,不同检测方法之间的互补为微塑料鉴定结果的准确性提供了保障。运用该分离鉴定技术,检测了山东省青岛市和东营市海洋经济贝类软组织和鱼类消化道中的微塑料,分析了微塑料在海洋经济生物体中的分布特征,并表征了生物摄入微塑料的表面形貌,成功运用SEM-EDS排除了生物体中摄入的非微塑料颗粒,进一步验证了该分离鉴定技术的适用性。2)典型海洋经济贝类中微塑料的分布特征为了考察微塑料在海洋经济贝类中的富积情况,调查分析了青岛市5个水产品批发市场市售的栉孔扇贝（Chlamys farreri）、紫贻贝（Mytilus galloprovincialis）、长牡蛎（Crassostrea gigas）和菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）中的微塑料,发现62.5%以上的双壳贝类中检出微塑料的存在。不同市区不同双壳贝类中检出微塑料的平均丰度变化范围为0.9–19.4 items/individual和1.3–21.1 items/g（消化系统组织湿重）。菲律宾蛤仔摄入的微塑料以白色颗粒为主,其余三种双壳贝类多为黑色纤维;检出微塑料的粒径大多小于500μm,随着微塑料粒径的增大,数量呈递减的总体趋势;丰度最高的微塑料聚合物类型是人造丝（Rayon）;双壳贝类摄入的纤维状微塑料呈现表面凹凸不平、出现裂痕等不均质现象,且部分微塑料表面出现了含氧官能团。通过检测山东省青岛市和福建省厦门市常见的7种海洋经济贝类消化系统中微塑料的富集情况,发现70%以上的贝类中存在微塑料污染。青岛市不同贝类消化系统中微塑料平均丰度变化范围为1.2–4.1 items/individual和0.8–4.4items/g（消化系统组织湿重）;厦门市不同贝类消化系统中微塑料平均丰度变化范围为1.3–6.0 items/individual和2.1–4.0 items/g。大多贝类摄入的微塑料形状以纤维为主;摄入微塑料的颜色以黑色、白色和透明色为主;随着微塑料粒径的增大,数量呈递减的总体趋势,粒径小于500μm占微塑料总量的22.7%–66.7%。青岛市海洋经济贝类摄入微塑料的主要聚合物类型是Rayon和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）,而厦门市海洋经济贝类摄入微塑料的主要聚合物类型是Rayon和聚偏氟乙烯（PVDF）。聚酯纤维和人造丝纤维的表面形貌特征不同。3)基于贝类摄入微塑料综合特征的统计分析1)长牡蛎与栉孔扇贝、菲律宾蛤仔和紫贻贝中的微塑料综合特征的相关性均较高,在两两比较中,分别有100%、92%和84%的相关性≥0.5;菲律宾蛤仔与紫贻贝和栉孔扇贝中微塑料综合特征的相关性均较低,在两两比较中,分别仅有32%和48%的相关性≥0.5;2)菲律宾蛤仔、文蛤、毛蚶、贻贝和海螺中微塑料综合特征的区域性差异较为明显;3)紫贻贝和长牡蛎中微塑料综合特征的季节差异性较为明显。贻贝显示出明显的区域和季节变化特征,因此,贻贝可作为一种比较良好的海洋微塑料生物监测物种。总体上,本研究揭示了研究区域内的海洋经济生物体内的微塑料污染特征,并且从微塑料的形状、颜色、粒径和聚合物类型方面初探了海洋经济贝类摄入微塑料的特征与区域、物种和季节的关系。该研究可为海洋微塑料生态风险评估提供技术支持,并为海洋生物中微塑料污染状况评估和海产品健康安全评价提供基础数据。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 丁金凤

导师: 孙承君

关键词: 微塑料,海洋经济生物,贝类,微塑料鉴定技术,表面形貌,差异性

来源: 自然资源部第一海洋研究所

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 自然资源部第一海洋研究所

基金: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(No.2016Q02,2017Y03),海洋垃圾和微塑料研究合作与交流项目(No.QY0518011),国家海洋局专项业务经费项目-海洋环境监测评价与能力升级改造项目

分类号: X55

总页数: 93

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标签：微塑料论文;  海洋经济生物论文;  贝类论文;  微塑料鉴定技术论文;  表面形貌论文;  差异性论文;