鴨綠江大小潮位上溯線間區(qū)底質(zhì)微塑料研究

王 凈 夏 倩 楊清海

遼東學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院 （遼寧丹東 118000）

通常，微塑料定義為粒徑小于5 mm 的塑料顆粒，又被稱(chēng)為海洋中的PM2.5[1]。微塑料在塑料被大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)生活時(shí)就存在于環(huán)境中，直到近期才受到人們的重視。

不同材質(zhì)形成的微塑料具有不同密度；微塑料在水中沉積特性差異明顯，受水體動(dòng)力學(xué)因素和密度變化影響較大。感潮河口海水往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)底質(zhì)強(qiáng)烈攪拌，水體密度變化頻繁。大小潮位海水上溯帶間區(qū)水體密度始終在1 g/cm3與海水密度（1.02～1.07）g/cm3之間變換，沉積與浮選條件更為復(fù)雜。沉積物在各種沉降、密度或聯(lián)合沉淀等的作用下，成為海洋生態(tài)系統(tǒng)的“沉淀槽”和污染的第二來(lái)源[2]。

國(guó)內(nèi)海域，相關(guān)研究區(qū)域多集中在長(zhǎng)江口、渤海、黃海和東海[3-6]等，丹東地區(qū)研究甚少。丹東海水的懸沙帶在浪頭與入海口之間，懸沙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)微塑料造成的影響尚未可知。丹東潮汐以半月為單位交替，在大小潮間區(qū)，小潮時(shí)基本為淡水，大潮時(shí)混雜有海水，沉積作用復(fù)雜。監(jiān)測(cè)鴨綠江大小潮位海水上溯線間區(qū)底質(zhì)中的微塑料，可以探索特殊條件下微塑料沉積規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及樣品采集

落潮期間，在大潮位海水上溯帶月亮島（N40°05′38.43″，E124°21′31.79″）潮灘位置設(shè)置垂直于鴨綠江的采樣垂線，在垂線上潮間帶近水、中間、近岸位置分別取樣；在小潮位海水上溯帶浪頭港灘涂設(shè)3 個(gè)取樣點(diǎn)，點(diǎn) 1（N40°02′36.03″，E124°20′6.03″），點(diǎn)2（N40°02′35.70″，E124°20′6.71″），點(diǎn) 3（N40°02′34.64″，E124°20′8.19″）。取樣時(shí)漲潮水位與落潮水位間等距選取3 點(diǎn)（在1 m×1 m 的正方形區(qū)域中采用梅型布點(diǎn)法），每點(diǎn)分別取 0～5 cm 深、5～10 cm 深、10～15 cm 深的底質(zhì)，置于不銹鋼盤(pán)中，自然風(fēng)干。

1.2 沉積物中的微塑料分離提取

微塑料污染研究的關(guān)鍵是環(huán)境樣品中微塑料的分離和提取。迄今為止，沉積物樣品中的微塑料主要通過(guò)浮選法分離，一種是直接通過(guò)密度分離的溶液浮選法，另一種是利用向懸濁液中通氣的氣浮分離法[7]。兩種方法都具有操作簡(jiǎn)單、人工干預(yù)少且分離效率高的特點(diǎn)。相比之下，氣浮分離法的缺點(diǎn)是擾動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)較大顆粒塑料分選不徹底，浮選物質(zhì)中干擾物質(zhì)較多，不利于進(jìn)一步鏡檢。為了減少干擾，徹底分選，降低后續(xù)操作難度，采用溶液浮選法、篩分和過(guò)濾法進(jìn)行分離提取[8]。稱(chēng)取100 g 沉積物樣品（以干重計(jì)）用于微塑料浮選。由于沉積物中物質(zhì)比較復(fù)雜，微顆粒種類(lèi)、含量較多，所以先用蒸餾水浸泡樣品。樣品浸泡并靜置24 h 以上，倒掉上層液體，去除相對(duì)密度小于1 的懸浮物；加入用玻璃纖維濾膜過(guò)濾后的氯化鈉飽和溶液進(jìn)行浮選，攪拌后靜置24 h，使微塑料完全上浮。收集上清液，用真空抽濾裝置抽濾，將載有樣品的濾膜放入玻璃培養(yǎng)皿中，于65 ℃烘箱內(nèi)烘干，避光保存。

1.3 微塑料的分析與數(shù)據(jù)處理

濾膜于SZ2-ILST 體視鏡（奧林巴斯株式會(huì)社）下觀察。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同區(qū)域沉積物中微塑料的豐度及分布規(guī)律

對(duì)研究區(qū)域18 個(gè)沉積物樣本進(jìn)行微塑料浮選分離。結(jié)果顯示，18 個(gè)樣品中均檢出微塑料。其豐度范圍為 6～64 個(gè) /100 g，平均豐度為 32.67 個(gè) /100 g。具體見(jiàn)表1。

表1 各點(diǎn)微塑料數(shù)量統(tǒng)計(jì) 個(gè)/100 g

表1 顯示，淺層沉積物中微塑料數(shù)量總體高于沉積物，其中月亮島地區(qū)潮灘沉積物中微塑料的分布，近岸比近水多145.28%，原因可能在于淺層、近岸區(qū)域人類(lèi)活動(dòng)頻繁，導(dǎo)致塑料含量升高，長(zhǎng)期累積使微塑料數(shù)量增加。其次，在月亮島地區(qū)，只有大潮時(shí)海水才能到達(dá)，海水沖刷作用較弱，沉積作用較強(qiáng)，導(dǎo)致微塑料沉積數(shù)量較多。

對(duì)比月亮島與浪頭港各項(xiàng)數(shù)據(jù)，月亮島微塑料數(shù)量比浪頭港整體多出30%，原因可能在于：浪頭港漲潮時(shí)就會(huì)有海水與其混合，海水沖擊作用明顯；而月亮島沉積作用明顯，微塑料更易沉積；月亮島比浪頭港受人類(lèi)活動(dòng)影響明顯，塑料含量較為豐富。

相同之處，月亮島與浪頭港的淺層都比深層的微塑料豐度高，原因可能在于潮汐沖刷會(huì)阻礙潮灘沉積物中微塑料沉積，微塑料更易在潮灘表層沉積物中積聚。

鴨綠江潮灘沉積物中微塑料的豐度與下游表層水體差異較大，其水體中微塑料的平均豐度為：月亮島區(qū)域（4.56±1.57）個(gè) /L，浪頭港區(qū)域（6.11±1.81）個(gè)/L。具體見(jiàn)表2。

表2 鴨綠江下游表層水體中不同地點(diǎn)微塑料的豐度以及類(lèi)型百分比

月亮島區(qū)域處于丹東市經(jīng)濟(jì)與旅游發(fā)展的重要位置，商業(yè)與人為活動(dòng)密集，在已有調(diào)查中，武漢城市的湖泊與河流中受微塑料污染，其微塑料污染程度隨人口密度變化而變化，二者呈正相關(guān)。浪頭港區(qū)域涉及漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、航運(yùn)活動(dòng)較多，導(dǎo)致微塑料豐度高。

造成微塑料在月亮島與浪頭港的水體與沉積物中豐度不同的原因在于，月亮島為大潮位海水上溯帶，浪頭港為小潮位海水上溯帶。在月亮島，微塑料大多沉積在底質(zhì)中；而浪頭港處，微塑料大多漂浮在水體中：導(dǎo)致月亮島沉積物中微塑料豐度大于浪頭港，水體中微塑料豐度小于浪頭港。

由表1 可知，月亮島的微塑料平均豐度為36.89個(gè)/100 g，浪頭港的平均豐度為28.44 個(gè)/100 g。我國(guó)河北省曹妃甸圍填海區(qū)潮灘土壤供試土壤中微塑料豐度達(dá)到317 n/500 g[7]，鄱陽(yáng)湖流域“五河”入湖口沉積物微塑料的平均豐度為811.11 n/kg[9]，長(zhǎng)江口潮灘沉積物中微塑料的平均豐度為（3.42±1.31）items·g-1[2]，黃海桑溝灣沉積物中微塑料豐度范圍為31.2～1246.8 N/kg[10]?？傮w來(lái)看，鴨綠江下游表層沉積物中微塑料的豐度處于偏低水平。

2.2 不同區(qū)域微塑料的主要類(lèi)型

國(guó)內(nèi)研究區(qū)域微塑料類(lèi)型分離結(jié)果顯示，所有樣點(diǎn)均存在碎片類(lèi)、發(fā)泡類(lèi)、薄膜類(lèi)和纖維類(lèi)[9]4 種類(lèi)型，其中發(fā)泡類(lèi)微塑料最多。采集的樣品中，薄膜類(lèi)微塑料多為無(wú)規(guī)則的片狀及細(xì)長(zhǎng)條狀；碎片類(lèi)微塑料大多為亮閃的塊狀；發(fā)泡類(lèi)微塑料粒徑相對(duì)較大；纖維類(lèi)微塑料主要呈細(xì)長(zhǎng)線型。各類(lèi)型微塑料占比情況見(jiàn)表3。

鴨綠江潮灘沉積物中微塑料的主要類(lèi)型與水體中的主要類(lèi)型高度重合，所占比例也極其相似。其水體中微塑料類(lèi)型也分為4 種，即碎片類(lèi)、纖維類(lèi)、發(fā)泡類(lèi)和薄膜類(lèi)。其中主要為發(fā)泡類(lèi)和纖維類(lèi)，分別占57.65%和26.91%。

表3 不同區(qū)域微塑料各類(lèi)型占比%

我國(guó)河北省曹妃甸圍填海區(qū)潮灘供試土壤中分離到碎片、顆粒、纖維和薄膜4 類(lèi)微塑料[7]；鄱陽(yáng)湖流域“五河”入湖口的沉積物研究結(jié)果顯示，微塑料的類(lèi)型有碎片類(lèi)、發(fā)泡類(lèi)、薄膜類(lèi)和纖維類(lèi)，以碎片類(lèi)微塑料為主[9]；長(zhǎng)江口潮灘沉積物中微塑料的類(lèi)型較少，有纖維狀和碎片狀兩種形式，其中纖維狀占主要部分[2]；桑溝灣水體和沉積物中微塑料類(lèi)型主要為纖維類(lèi)、碎片類(lèi)、薄膜類(lèi)、發(fā)泡類(lèi)和顆粒類(lèi)[10]?？傮w來(lái)看，我國(guó)各區(qū)域沉積物中微塑料的類(lèi)型大體相同，但不同區(qū)域中不同類(lèi)型的微塑料占比不盡相同，原因可能在于不同區(qū)域塑料垃圾的來(lái)源、沉積效應(yīng)有所不同。

2.3 研究區(qū)域微塑料污染物的主要特征

2.3.1 研究區(qū)域微塑料的顏色分布

研究區(qū)域沉積物中微塑料顏色包括白色、透明、藍(lán)色、灰色、褐色、黃色和紅色，白色微塑料最多。其中：發(fā)泡類(lèi)微塑料以白色和透明為主，薄膜類(lèi)以透明和灰色為主，纖維類(lèi)以透明為主，碎片類(lèi)以藍(lán)色、紅色和褐色為主。

鴨綠江潮灘沉積物中微塑料的顏色與水體中的顏色也相似。其水體中微塑料的顏色以白色與黑色為主，也存在紫色、藍(lán)色、紅色。

2.3.2 各區(qū)域微塑料的粒徑分布

研究區(qū)域各樣點(diǎn)沉積物中大部分微塑料的粒徑范圍為17.86 μm～0.29 mm。其中：碎片類(lèi)粒徑范圍為17.86 μm～0.29 mm；發(fā)泡類(lèi)粒徑范圍為53.57 μm～0.29 mm；纖維類(lèi)微塑料長(zhǎng)度為0.75～2.68 mm，甚至更長(zhǎng)。

鴨綠江潮灘沉積物中微塑料的粒徑范圍與水體中的粒徑范圍大體相似。其水體中微塑料的粒徑大部分小于0.5 mm，占86.35%，而沉積物中微塑料粒徑全部小于0.5 mm。原因在于微塑料的來(lái)源之一是次生微塑料[11]；而次生微塑料的形成需要足夠的時(shí)間，久而久之就在底質(zhì)中沉積。

我國(guó)河北省曹妃甸圍填海區(qū)潮灘供試土壤中微塑料的平均粒徑為（1.56±0.63）mm，其中粒徑小于1 mm 的微塑料占49.8%[7]；鄱陽(yáng)湖沉積物中檢測(cè)出的微塑料粒徑范圍為0.25～5.00 mm，70%的微塑料粒徑小于1 mm[9]；黃海桑溝灣沉積物中微塑料的平均粒徑為（1.54±1.02）mm[10]。與之相比，鴨綠江流域沉積物中微塑料的粒徑相對(duì)較小且有具體的上下限。原因可能在于，所選用的目視鑒別方法中觀察的所分離提取出的物質(zhì)均為肉眼不可見(jiàn)，相比于傅里葉變換紅外光譜法、拉曼光譜法、熱分析法的不足之處[12]，體視鏡在上鏡觀察時(shí)可將倍數(shù)調(diào)至最大，視野范圍內(nèi)觀察較清晰，且沒(méi)有粒徑、數(shù)量、樣品條件等條件約束。

3 結(jié)論

鴨綠江大小潮位上溯線間區(qū)底質(zhì)中微塑料的豐度為 6～64 個(gè) /100 g，平均豐度為 32.67 個(gè) /100 g。浪頭港與月亮島的微塑料豐度存在明顯差異，表現(xiàn)為月亮島高于浪頭港, 主要原因是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)微塑料污染起到一定影響。

研究區(qū)域微塑料的類(lèi)型主要有碎片類(lèi)、薄膜類(lèi)、纖維類(lèi)和發(fā)泡類(lèi)4 種，以發(fā)泡類(lèi)微塑料為主。

各區(qū)域沉積物中微塑料的顏色有白色、透明、藍(lán)色、灰色、褐色、黃色和紅色。大部分微塑料的粒徑范圍為17.86 μm～0.29 mm，其中：碎片類(lèi)粒徑范圍為17.86 μm～0.29 mm，發(fā)泡類(lèi)粒徑范圍為 53.57 μm～0.29 mm，纖維類(lèi)微塑料長(zhǎng)度范圍為0.75～2.68 mm。

微塑料的沉積受潮汐沖刷和物質(zhì)沉積等環(huán)境影響因素較大。潮汐沖刷會(huì)降低微塑料在潮灘沉積物中的沉積，使其更易積聚在潮灘表層沉積物中。