本文選題：微塑料 + 海洋污染��； 參考：《華東師范大學》2017年博士論文

【摘要】：海洋塑料污染已成為全球性環(huán)境問題,而其中粒徑小于5 mm的"微塑料"污染又成為倍受關注的新的全球性海洋環(huán)境災害。由于其特有的物理化學特征,微塑料污染對海洋環(huán)境的危害遠大于大型塑料垃圾。海洋微塑料不僅可以通過攝食效應對生物產生物理危害,而且可以釋放自身有毒化學物質和表面富集環(huán)境中重金屬、持久性有機污染物、新型高毒有機污染物對生態(tài)環(huán)境產生化學危害。此外,作為外來物種及潛在病原菌等的載體給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重危害。迄今為止,微塑料污染及相關生態(tài)環(huán)境危害依舊沒能被系統(tǒng)地研究。有研究報道中國是每年向海洋排放塑料垃圾最多的國家之一,而我國的微塑料調查研究才剛起步。近海微塑料污染負荷、組成及分布等基線數據極為匱乏。不同海岸帶環(huán)境中的微塑料生態(tài)風險呈現出顯著的地域差異,河口是與人類活動緊密相關的區(qū)域應予以特別重視�；诖�,本論文以我國部分河口為研究區(qū)域,調查研究了河口水體、岸灘和生物體內的微塑料類型、大小、分布、來源;在初步了解研究區(qū)域不同環(huán)境介質中微塑料賦存的同時,論文瞄準輸入海洋的塑料垃圾在理論和實際質量不平衡這一前沿科學問題,擬從海洋雪這一重要的海洋表-底層有機物質輸送途徑為切入點,去探討了海洋塑料垃圾的歸趨機制。然而目前國際上還沒有關于海洋雪微塑料的分析研究方法,因此本文開發(fā)優(yōu)化了一套安全、簡單、經濟、可拓展的微塑料分離鑒定方法。(1)基于"源-匯"設計,本文對長江河口和臨近東海的微塑料污染進行了調查研究。結果表明微塑料在每份樣品中的出現概率為100%,漂浮微塑料在長江口和東海普遍存在。長江河口區(qū)及外海區(qū)微塑料的濃度分別達到了 4137和0.167 n/m~3。在東海5個南北平行的采樣區(qū)域中,直接受長江沖淡水影響的采樣區(qū)域微塑料濃度顯著高于其他研究區(qū)域。由長江口內到臨近外海區(qū)域,微塑料的豐度急劇下降,河流是海洋微塑料污染的重要來源,顯示了研究海域微塑料明顯的陸源特征。測量出的微塑料顆粒直徑介于0.51～6.29 mm,其中小于5 mm的顆粒數量在比重上占了 91.2%。微塑料形狀多樣化,包括顆粒、纖維、薄膜三類,其中纖維狀顆粒在2個研究區(qū)域均占數量的80%。本研究診斷長江河口口內和臨近外海區(qū)域的懸浮微塑料污染水平,為我國海洋微塑料研究提供了第一手數據。(2)為明確小型河口的人類活動和極端天氣氣候因素對水體中微塑料分布的影響,對3個東南沿海河口的水體懸浮微塑料的濃度和組成開展了監(jiān)測與研究。在椒江、甌江和閩江河口共采集了 77個樣品,塑料顆粒數量為1009個。在三個河口,微塑料數量密度最高的是臺風過后閩江口,平均為1246 n/m~3,接下來是臺風前閩江口為1171n/m~3,椒江口為956n/m~3,最小為甌江口為680n/m~3。微塑料顆粒粒徑范圍是0.50～10.6 mm,其中2 mm的占總顆粒數的70%以上。在形狀和顏色類型上,纖維、顆粒狀和彩色塑料顆粒是最常見的。拉曼光譜鑒定了代表性微塑料顆粒,其化學組成主要是聚乙烯和聚丙烯。研究區(qū)域微塑料污染負荷受當地河口城市的經濟結構影響。閩江河口微塑料豐度在臺風過境期間有上升的趨勢,但臺風前后濃度差異無顯著統(tǒng)計學意義。多維標度法精細剖析臺風對閩江口微塑料密度在尺寸、形狀和顏色類型之間的差異同樣無統(tǒng)計學意義。(3)無法被正常的岸灘清掃工作移除的塑料垃圾往往被管理學者忽視,其在后期會碎片化而成為海洋微塑料的潛在來源。在中國南海6個旅游觀光海灘調研中發(fā)現小尺寸塑料垃圾總數為587個,共計42.3 g。各沙灘的平均密度是97.5 n/m2,塑料垃圾豐度和組成的地域分異性較大,這與當地的人類社會經濟活動、河流輸入和管理的不同有關系。測量的塑料顆粒的平均粒徑達到了 19.6mm。小尺寸塑料垃圾(1-20 mm)占總數量上的63%,而重量上僅占25%。每個沙灘的塑料垃圾的平均粒徑與塑料數量呈現良好的指數負相關,說明尺寸小的塑料垃圾在環(huán)境中占優(yōu)勢。樣品中塑料顆粒的主要成分是聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和聚四氟乙烯。本研究定性定量地研究了沙灘上的小型塑料垃圾,為降低岸灘的微塑料垃圾污染程度提供線索。(4)研究河口生態(tài)系統(tǒng)中的陸生生物微塑料和自然纖維污染負荷有助于建立相關的生態(tài)風險評價體系。研究通過顯微觀察和熔點實驗對長江河口生態(tài)系統(tǒng)中陸生鳥類體內的污染負荷進行了調研,在17個鳥類樣本中,共發(fā)現364個垃圾顆粒,平均吞食量為22.8個,比同類研究中的魚類和貝類要高。垃圾顆粒物的平均粒徑是1.6mm,介于0.5～8.5 mm。垃圾類型組成中,228個是塑料顆粒,136個為自然纖維顆粒。與微塑料顆粒穩(wěn)定的化學性質相比,樣本攝食的自然纖維顯示出被消化的趨勢。一旦被降解自然纖維將釋放自身及其吸附的有害化學物質到生物體內對攝食個體產生危害。(5)海洋塑料垃圾理論輸入量和模型估算量之間存在巨大差異,微塑料在海洋的歸趨機制仍不清楚。海洋雪是潛在的一種微塑料在海洋表底傳輸途徑,但是無適用的研究方法來分析海雪中的微塑料污染。本研究開發(fā)了一套適合微塑料提取的雙密度分離法,利用飽和NaI和100%甲醇通過浮選和沉降近海聚合顆粒物樣品,成功分離到微塑料垃圾。15%H2O2有效地去除樣品中有機生物質,且對聚合物的化學組成沒有顯著改變。本研究優(yōu)化了實驗防護措施有效地避免了空氣中微塑料的干擾。在48L近岸海洋雪樣品中,體視顯微鏡檢出84個顆粒,其中60個被鑒定為6種塑料類型和5種含有添加劑化學成分的顆粒。微塑料垃圾的形狀、顏色組成比較多樣化。拉曼光譜鑒較難鑒定小尺寸、暗色調、纖維狀的顆�；瘜W成分。研究結果證明了海洋顆粒聚合物是移除海洋表層微塑料的重要機制之一。總體上,本文對中國長江、椒江、甌江、閩江河口及南海近岸沙灘的微塑料污染負荷進行了調查研究,初步揭示了研究區(qū)域微塑料的分布、大小及種類組成;補充了國際上對評價陸生生物攝食微塑料研究的缺失;基于海洋表層塑料垃圾歸趨這個國際前沿科學問題,創(chuàng)新優(yōu)化實驗方法明確了海洋雪是表層與海底微塑料耦合的內在機制之一。本研究在認識微塑料在近海環(huán)境中的分布規(guī)律、運移路徑和環(huán)境歸宿具有極其重要的意義,為海洋微塑料污染管控和建立生態(tài)風險評價體系提供一定的參考數據。
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【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X55

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