近日，自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室（MED）近海生态研究团队在微塑料分布状况和微塑料对重要海洋经济物种的生态毒理效应方面取得系列研究进展，相关成果陆续发表在《海洋学报》《Journal of Hazardous Materials》《Environmental Pollution》《Science of The Total Environment》等国内外海洋生态环境领域主流刊物。

海洋微塑料污染已成为全球关注的焦点环境问题。据估算，目前至少有5.25万亿个塑料碎片漂浮在海洋表面，总重达27万吨，对全球海洋生态系统造成的损失高达130亿美元/年。随着全球人口增长和塑料制品需求的增加，预计到2050年，排入海洋中的塑料垃圾量将高达2.5亿吨。海洋中的塑料经光降解，机械破碎或生物作用会形成不同大小和形状的碎片，形成微塑料（直径<5mm）和纳米塑料。国内外研究显示微塑料摄入能够诱导海洋生物产生氧化应激、免疫毒性、神经毒性、胚胎毒性和生殖异常等不利影响。此外，微塑料可作为载体附着有机污染物、重金属和病原体等并与其他环境因子（海洋酸化等）相互作用，进而产生更严重的毒性效应（武芳竹等，2019）。

野外研究结果表明国外研究可能高估了中国海洋微塑料的潜在影响。海洋二所研究团队以象山湾为例，结合卫星遥感影像反演手段获取的象山湾不同类型养殖区分布状况，通过现场采样分析了典型养殖海湾水体、沉积物微塑料分布规律及其与经济生物微塑料富集水平的关系。结果表明活跃的捕捞、养殖等人类活动和较弱的水动力交换可能导致微塑料累积。象山湾沉积物和经济生物体内微塑料均以纤维状人造丝为主，其主要来源可能为生活废水和渔网、绳索等废弃物。湾内沉积物中微塑料丰度略低于中国渤海、北黄海和长江口等海域，与中国南黄海和厦门沿岸水域相近。象山湾经济生物微塑料丰度约为（0-2）个/个体，表明象山湾微塑料污染处于中低水平，其对海洋生物和人体健康的潜在影响可能低于此前的估计。相关成果发表于Science of the Total Environment (Wu et al., 2020)。

图1 象山湾经济物种和沉积物中微塑料分布

地理空间的开发利用格局影响微塑料的分布。杭州湾案例研究表明，表层水体中微塑料平均丰度在近岸海域处于较低水平，且南岸丰度显著高于中部和北岸。研究团队创新性地将微塑料分布与海岸带的功能分区与空间开发利用格局进行了分析，根据《浙江省海洋功能区划2011-2020年》，杭州湾北岸和中部海域多为农渔业区，近岸的水产养殖、航运等人类活动可能是该海湾微塑料重要来源；而南岸除了农渔业区还分布有工业与城镇用海区，沿岸居民生产生活也是该海域塑料垃圾的重要来源。表层水体中颗粒状和聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）类型的微塑料占比最高，其主要来源可能为较大塑料制品的破碎和风化，如湾内渔业生产、水产养殖设备老化碎片的破碎以及周围城镇废水排放等。相关成果发表于Environmental Pollution (Wang et al., 2020)。

图2 杭州湾水体、沉积物和生物体中微塑料分布

微塑料通过影响消化生理过程进而危害海洋生物健康。微塑料对常见经济物种的生态毒理效应方面，研究团队通过室内受控实验发现纳米级聚苯乙烯塑料暴露会导致大黄鱼稚鱼的亚健康状态，具体表现为肠道消化吸收功能下降、生长速率降低、免疫系统和肠道菌群紊乱。稚鱼肠道内三个优势菌门（拟杆菌门、蛋白细菌门和厚壁菌门）比例发生显著变化，同时潜在致病细菌显著增加。研究发现稚鱼尝试通过增加肠道益生菌应对致病菌的生长，然而肠道免疫和消化功能的降低却不利于稚鱼生长。在微塑料和海洋酸化复合胁迫对海洋生物的毒理效应方面，发现海洋酸化会增强微塑料对厚壳贻贝的消化生理的影响，尽管在恢复实验中部分消化酶的负面影响表现可逆的趋势，但更多的指标未完全恢复。相关成果发表于Journal of Hazardous Materials (Gu et al., 2020)和Environmental Pollution (Wang et al., 2020)。

图3 纳米PS暴露后大黄鱼稚鱼肠道微生物菌群结构变化 (G1, 0个/L; G2, 10个/L; G3, 10⁴个/L)

自然资源部第二海洋研究所自2016年开始海洋微塑料研究，在国内研究机构中较早建立了海洋微塑料分析和检测实验室，近年来陆续开展了近海、极地和大洋微塑料分布规律及对海洋生物的生态毒理效应研究。系列已发表的研究成果为海洋生态系统受损评估及微塑料防治等工作提供了科学和技术储备。

以上研究自然资源部第二海洋研究所黄伟副研究员为论文通讯作者或共一作者，卫星海洋环境动力学国家重点实验室青年访问海星学者、上海海洋大学王有基教授为论文共同通讯作者或共一作者。本研究得到国家重点研发计划项目、中国-APEC合作基金、卫星海洋环境动力学国家重点实验室自主课题、中国-东盟海上合作基金项目、自然资源部专项、浙江省科技厅青山湖海洋科技创新协同平台等项目资助。

已发表的相关论文： 

1. 武芳竹，曾江宁, 徐晓群, 王有基, 刘强, 徐旭丹, 黄伟*,2019.海洋微塑料污染现状及其对鱼类的生态毒理效应. 海洋学报, 41(2): 85-98.  1PDF下载

2. Wu F.Z.1, Wang Y.J.1, Leung J.Y.S., Huang W*, Zeng J.N., Tang Y.B., Chen J.F., Shi A.Q., Yu X., Zhang H. G., Cao L., 2020. Accumulation of microplastics in typical commercial aquatic species: a case study at a productive aquaculture site in China. Science of the Total Environment. 708: 135432. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135432. (IF=6.551, 中科院环境科学与生态学1区, TOP期刊)2.PDF下载
   

3. Wang T., Hu M., Song L., Yu J., Liu R., Wang S., Wang Z., Sokolova I.M., Huang W.*, Wang Y., 2020. Coastal zone use influences the spatial distribution of microplastics in Hangzhou Bay, China. Environmental Pollution. 266: 115137. doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115137. (IF=6.792, 中科院环境科学与生态学2区, TOP期刊)3.PDF下载
   

4. Gu H., Wang S., Wang X., Yu X., Hu M., Huang W*., Wang Y*., 2020. Nanoplastics impair the intestinal health of the juvenile large yellow croaker Larimichthys crocea. Journal of Hazardous Materials. 397: 122773. doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122773. (IF=9.038, 中科院环境科学与生态学1区, TOP期刊).4.PDF下载
   

5. Wang X.1, Huang W.1, Wei S., Shang Y., Gu H., Wu F., Lan Z.., Hu M., Shi H., Wang Y.*, 2020. Microplastics impair digestive performance but show little effects on antioxidant activity in mussels under low pH conditions. Environmental Pollution, 258: 113691. doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113691. (IF=6.792, 中科院环境科学与生态学2区, TOP期刊)5. PDF下载