海南岛南部近岸珊瑚礁生态系统微塑料/邻苯二甲酸酯类赋存特征及生态风险评估

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微塑料和邻苯二甲酸酯类(PAEs)作为一种新型污染物,在我国关于微塑料和邻苯二甲酸酯类对珊瑚礁影响的研究尚处于探索阶段,特别是,珊瑚礁区中邻苯二甲酸酯类的赋存特征研究,目前在我国未见报道。调查微塑料和邻苯二甲酸酯类在环境介质中的实际污染状况,评估其生态风险,对于后续珊瑚礁区的生态治理和制定相关管理保护对策至关重要。因此,本文选取海南岛南部4个近岸珊瑚礁区,对各珊瑚礁区环境介质(底层海水和表层沉积物)和生物体(珊瑚生物体、底栖贝类和礁栖鱼类)中微塑料赋存特征及生态风险进行研究,同时对珊瑚礁区底层海水、表层沉积物和珊瑚生物体中16种邻苯二甲酸酯类的浓度进行分析,此外,调查了珊瑚礁区周边12个海湾潮间带沉积物中微塑料赋存特征,综合评估海南岛南部珊瑚礁区微塑料的污染状况;通过测定珊瑚生物体光合效率参数和生理指标,探究微塑料和邻苯二甲酸酯类有机污染物对珊瑚生物体的影响。本文主要研究结果如下:1.海南岛南部近岸珊瑚礁生态系统微塑料赋存特征及其生态风险评估(1)珊瑚礁区环境介质中微塑料赋存特征及其生态风险评估海南岛南部近岸珊瑚礁区底层海水和表层沉积物中微塑料平均丰度分别为8.82±7.13 n·L-1和190±143.15 n·kg-1,主要以粒径<1000μm、纤维状微塑料、透明微塑料和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主。底层海水微塑料丰度与p H、盐度、溶解氧(DO)和营养盐之间无显著相关性(p>0.05);表层沉积物微塑料丰度与有机碳(TOC)和总氮(TN)之间无相关性(p>0.05)。海南岛南部珊瑚礁区微塑料污染情况空间分布差异明显。根据风险指数和内梅罗指数结果可知,底层海水和沉积物中微塑料生态风险等级在亚龙湾(YLW)礁区均处于严重污染,而南山(NS)礁区生态风险等级最低(底层海水为轻度污染,表层沉积物为轻微污染)。根据Shannon指数和不同形状微塑料的成分,可以推测出:旅游活动、日常居民生活和渔业活动是海南岛南部近岸珊瑚礁区微塑料的主要来源。(2)珊瑚礁区生物体微塑料赋存特征珊瑚生物体微塑料(珊瑚体表与体内微塑料之和)平均丰度为(0.361±0.263)n·g-1,其中珊瑚体表和体内的微塑料平均丰度分别为0.235±0.187 n·g-1和0.126±0.147n·g-1。珊瑚体表更易富集大粒径微塑料和纤维状微塑料,珊瑚体内更易富集小粒径微塑料和碎片状微塑料。珊瑚体表微塑料丰度与最大光合效率(Fv/Fm)呈显著负相关(p<0.05),与一氧化氮合酶(NOS)和酚氧化酶(PO)呈显著正相关(p<0.05);珊瑚体内微塑料丰度与过氧化氢酶(CAT)和NOS呈显著正相关性(p<0.05)。底栖贝类微塑料丰度为1.498±1.226 n·g-1,礁栖鱼类微塑料丰度为2.306±1.925 n·个体-1。海南岛南部珊瑚礁区生物体内微塑料以<1000μm、纤维状微塑料和PET为主,与环境介质中微塑料赋存特征相似。2.海南岛南部近岸珊瑚礁区邻苯二甲酸酯类赋存特征(1)珊瑚礁区环境介质中PAEs(邻苯二甲酸酯类)赋存特征珊瑚礁区海域均检测到较高的∑16PAEs浓度,底层海水和表层沉积物中∑16PAEs浓度范围分别为0.517~75.755μg·L-1和0.008~0.932μg·g-1(干重)。底层海水中∑16PAEs浓度与微塑料丰度之间无显著相关性(p>0.05),但邻苯二甲酸酯二正辛酯(Dn OP)与微塑料丰度之间呈显著正相关(p<0.05);沉积物中∑16PAEs浓度与微塑料丰度呈显著负相关性(p<0.05)。(2)珊瑚礁区珊瑚生物体中的PAEs赋存特征珊瑚生物体中的∑16PAEs浓度范围为2.077~3.163(干重),平均浓度为2.415μg·g-1(干重)。Dn OP在四个珊瑚礁区珊瑚生物体中检出浓度均为最高,表明珊瑚生物体对于Dn OP的富集能力较强。珊瑚生物体中的PAEs浓度与珊瑚礁区表层沉积物中的PAEs之间呈显著负相关(p<0.05)。珊瑚生物体中的∑16PAEs浓度与NOS之间呈显著负相关(p<0.05),与细胞凋亡相关酶(Caspase-3)之间呈显著正相关(p<0.05)。3.海南岛南部海湾潮间带沉积物微塑料赋存特征及生态风险评估。微塑料普遍存在于海南岛南部海湾潮间带沉积物中,平均丰度为715±135.98 n·kg-1。微塑料丰度仅与TOC之间存在显著正相关性,与盐度、含水率和p H之间无相关性。微塑料形态特征以纤维状和碎片状为主,颜色单一,微塑料粒径范围集中于0~1000μm之间,聚合物类型检测到8种,以人造丝(Rayon)、PET和聚乙烯(PE)为主,不同成分的微塑料的空间分布差异大。海南岛南部海湾潮间带沉积物中微塑料污染程度处于中等水平,推测生活污水输入、旅游和渔业活动是微塑料的主要来源。
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