微塑料在松花江野生鱼体内分布、富集及其生态风险评价

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kof2112
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微塑料作为一种新兴污染物,在水环境中广泛存在,它具有持久性、易生物富集、可远距离输送等特性,可被野生鱼类摄取并沿着食物链转移,对野生鱼类的生长发育及人体健康构成未知风险。因此,开展野生鱼类体内外的微塑料含量及特征研究,对水环境中微塑料与野生鱼类关联影响评估、水环境微塑料含量的管控及其对生态风险评价均具有重要意义。然而,当前国内外对微塑料影响野生鱼类的研究多集中于摄食步骤,针对天然水体中微塑料在野生鱼的鱼鳃、鱼鳞(皮)及体内组织器官分布数量及与水环境中微塑料关联性的研究十分有限,使得对水环境中微塑料的潜在生态风险难以评估。针对上述问题,本文以松花江水体中的野生鱼类为研究对象,分析了松花江干流及支流14个采样点,5类典型野生鱼类的鱼鳃、鱼肠、鱼组织和鱼鳞(鱼皮)内的微塑料积累量、形状颜色、组成成分和粒径的分布特征,同步分析了野生鱼类活动区域松花江河水中微塑料的赋存特征,进而对松花江河水与鱼体内外的微塑料的关联关系进行了分析。并通过实验室模拟实验,探究了微塑料在鱼体内的积累及其对鱼类摄食影响。实现了从摄食步骤到体内累积,从天然水体中微塑料到野生鱼类体内外的微塑料关联的全过程分析,最终实现了微塑料生态风险评价。通过上述研究得出以下结果:(1)研究发现松花江干流河段河水微塑料含量大于支流河段微塑料含量,受到河水中微塑料含量的影响,主流河段野生鱼类微塑料积累量大于支流河段野生鱼类微塑料积累量。对于不同种类的鱼类,在鱼鳃和鱼肠样品中的微塑料积累量主要体现为:鲫鱼>白鲦鱼>三刺鱼>狗鱼>鲶鱼,鱼组织样品中微塑料积累量主要受到鱼体自身鱼鳃和鱼肠中微塑料积累量的影响,与其呈现正相关关系。通过对野生鱼样品微塑料积累量的数据统计发现,含鱼鳞结构的鱼体相比于不含鱼鳞结构的鱼体,其鱼体表面塑料积累量相对较高。(2)在松花江各采样点中,鲫鱼、白鲦鱼、三刺鱼、狗鱼和鲶鱼体内外的微塑料形状分别有碎片、线状、纤维和微珠4种。在鱼鳃、鱼肠、鱼组织和鱼鳞(皮)中片状微塑料所占比例最高,占总数的54.6%,其次是线性、微球和纤维微塑料,分别占25.7%、11.2%和8.5%。以微塑料的颜色对研究数据进行统计,在野生鱼体鱼鳃以白色和无色微塑料为主,彩色微塑料含量较少。(3)在松花江干流河水中发现八种微塑料化学成分,分别为:聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚丁烯(PB)、聚酰胺(PA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在松花江支流河水中发现六种微塑料化学成分,分别为:聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)和聚酰胺(PA)。而野生鱼样品内的微塑料主要化学成分为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS),说明这三种材料的微塑料更容易进入到野生鱼体内。此外也可以推测,在松花江干流河段和支流河段中主要受到聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯材料的微塑料污染为主,才会更大概率的进入到生物体内。野生鱼体内的微塑料类型同河水中微塑料类型有直接关系。(4)野生鱼类体内出现的塑料粒径分布在大于0.3mm范围,可以推测,可能是较大粒径的微塑料不易被排除在体外,较大粒径的微塑料也难出现在鱼组织的部分。鱼鳃、鱼鳞(皮)内的大粒径微塑料种类较多,这可能是鱼鳃与鱼鳞(皮)可以之间接触到河水中的微塑料有关。在鱼肠中种类未有太大变化,粒径变化明显,大粒径的微塑料数量减少。鱼组织中仅有小粒径的微塑料存在,种类和数量也都很少。在样品中聚丙烯和聚乙烯普遍存在,其次为聚苯乙烯。(5)在实验室模拟实验中,对鲫鱼样品的微塑料摄入排出进行了研究发现,在鱼鳃中发现的微塑料积累量最多,且聚丙烯和聚乙烯均为200目积累量大于100目,200目的微塑料不易消化或者排出,塑料颗粒越小越容易排除体外,并且聚丙烯比聚乙烯更容易排出。微塑料在鱼体内是摄入远远大于排除的。微塑料种类对鲫鱼的选择性摄食影响不大,对鱼体长有一定的影响,但变化范围较小。(6)主流水系和支流水系的PLI值之间不存在显著性差异,但是主流河水中的PLI指数明显大于支流河水的PLI,可能是因为松花江主流经过哈尔滨主城区,居民生活垃圾更容易进入河水导致,使得微塑料浓度值偏高。研究区域的潜在生态风险较高的关键因素,污染程度由高到低依次为:PP﹥PE﹥PS﹥PET。从具体数值上来看,多种微塑料聚合物的生态风险指数RI和单个聚合物Eri呈现一定的关系。基于上述研究结果,通过对松花江野生鱼类鱼鳃、鱼皮及身体组织微塑料分布特征的研究,确定了微塑料松花江野生鱼体内广泛分布且具有一定含量。其微塑料颗粒粒径、成分、形态均与松花江水环境中微塑料的赋存形态有一定的相关性。鱼类体内外的微塑料积累量与水环境中微塑料的赋存量呈正相关,控制水环境中微塑料含量将对降低野生鱼体内外的微塑料有直接影响。鱼类对200目粒径微塑料的积累量最多,且不易排出,PP类的微塑料潜在生态风险程度最高,对人体健康的潜在风险最大。
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