江苏省近岸海域表层海水微塑料的组成与赋存特征

张晓昱，张梦亦，魏爱泓, 郑江鹏, 付丹, 周超凡, 李海燕, 韩照祥

(1.江苏省环境监测中心, 江苏 南京 210019; 2.江苏海洋大学环境与化学工程学院, 江苏 连云港 222005; 3.江苏省连云港环境监测中心, 江苏 连云港 222000)

微塑料(MP,Micro Plastics)一词由Thompson等人在2004年首次提出[1]，其造成的污染目前已成为世界最受关注的生态环境问题之一。学术界相对比较公认的是美国海洋大气局(NOAA，National Oceanic and Atmospheric Administration) 对微塑料的定义，即粒径<5 mm的塑料微粒的统称。经过科学验证，通过食物链的传播，微塑料会对人体产生不良后果[2]。同时，海洋及海洋资源对于每个临海国家来说都是提升国家实力的重要因素。因此，在海洋生态环境维护方面，各国都在积极开展行动。我国于2016年启动了对近海海洋微塑料的监测，2017年7月海洋微塑料的监测首次成为北极科考队的监测项目之一。

近年来，随着经济的发展，海洋微塑料污染进展迅猛，我国作为全世界最大的塑料生产和消费国[3]，微塑料污染问题不可小觑。此前，国内对微塑料的研究区域主要集中于珠江口、长江口等受人类活动影响较大的河口和沙滩[4]。现对江苏省近岸海域表层海水样品进行分析研究，了解微塑料的粒径、丰度和组分的分布情况，以期为近岸海域微塑料的污染防治提供基础数据和技术支撑。

1 研究方法

1.1 采样站位

采样站位位于江苏省东部连云港、南通和盐城3市的近岸海域，该区域属于海州湾、辐射沙脊群等典型海域。按照由近及远的布点原则，分别于沿岸、近岸共布设6个站位，开展表层海水中的微塑料监测分析。采样站位位置见图1，其中15、24、26站位为连云港海域，36、37站位为盐城海域，59站位为南通海域。

1.2 采样时间

于2019年10月，对连云港、盐城和南通3市的近岸海域共6个站位进行1个航次的采样。

1.3 采样与分析方法

样品采集和分析方法均参照国家海洋环境监测中心编制的《海洋微塑料监测技术规程(试行)》进行。样品现场采样并固定，保存带回实验室分析。

1.4 仪器设备

拖网采样设备为市场购买定制(网口尺寸1 m×0.5 m，网衣3 m，网孔径330 μm)；数字生物网口流量计(德国HYDRO-BIOS公司)；SMZ800N目检体视显微镜(Nikon公司)；YSI 6920V2多参数水质测定仪(美国YSI公司)；辅助仪器有GPS、激光测距仪、干湿温度计、指南针等。

图1 江苏省近岸海域微塑料采样站位

1.5 数据处理与质量控制

实验结果采用Origin 8.0软件进行数据处理。参考 NOAA 有关技术规范[5]，在采样和实验室分析过程中强化质量控制，以尽可能减少误差。在海面采样时，要始终保持网具处于半潜状态，以确保采集到海水表面的漂浮垃圾，一旦发现网具顶部沉入海面以下应立即终止采样，并停止计时。采样过程中，保持船速相对稳定，并通过及时调整船速确保网具始终保持在不受船航行影响的状态。对于样品的预处理，过筛时经过去离子水冲洗，并在受控的实验室环境中进行。

2 结果与分析

2.1 表层海水MP粒径分布

参照《海洋微塑料监测技术规程(试行)》中对MP的分类方法，将MP细分为毫米级，粒径≥1 mm，且≤5 mm；微米级，粒径≥1 μm，且<1 mm；纳米级，粒径<1 μm。本研究受采样网衣孔径及仪器检测性能的限制，仅对收集到的塑料类污染物中毫米级和微米级MP进行系统分析。

江苏省近岸海域6个站位的MP检出率为100%，不同粒径等级MP的数量统计结果见表1，不同粒径MP占比见图2(a)(b)。由表1和图2可见，MP粒径分布为0.02～4.80 mm，15，24，36，37站位毫米级MP占比较高，26和59站位微米级MP占比最高。江苏省近岸海域表层海水中粒径较小的MP占比最高，其中<1 mm的微米级MP占比最多，总体粒径占比高达83.4%。主要是由于大块塑料垃圾具有较高的回收利用价值，因此在海面中的特大块垃圾中塑料占比较少。与此同时，不同站位粒径大小数量存在差异，主要由于有的位点离岸较远，农业与人类活动影响偏小；有的站位离岸较近，周边人类活动频繁，工农业污染排放量大，气象、水文以及海域扩散条件所致。

表1 江苏省近岸海域6个站位不同粒径微塑料数量统计结果

图2 江苏省近岸海域不同粒径微塑料占比

由此可见，MP是江苏省近岸海域表层水塑料类污染的首要污染物，这与国内外众多研究结果大体一致[4, 6- 7]。随着垃圾尺寸的减小，塑料垃圾的回收利用价值逐步降低，且相比其他海面垃圾类型，塑料垃圾在太阳辐射、海水腐蚀和生物降解等物理、化学和生物作用下更易碎裂细化，产生粒径更小的塑料颗粒。因此，随着海面垃圾尺寸的减小，塑料垃圾的占比成幂指数增加，其危害性却显著增大[8]。特别是粒径<5 mm 的微塑料垃圾，易于被海鸟、仔鱼[9]和樽海鞘[10]等海洋生物摄取，其生态风险显著增加。因此，应更为关注海洋中尺寸较小的微塑料垃圾。

2.2 表层海水MP数量分布

江苏省近岸表层海水中6个站位监测的MP丰度统计结果见表2和图3。由表2和图3可见，江苏省近岸海域表层海水中MP丰度为0.06～1.18 个/m3，平均值为0.33 个/m3，6个站位的MP丰度排序为：36站位<26站位<37站位<24站位<15站位<59站位。分析59站位MP丰度最高的原因可能是：(1)59站位于辐射沙脊群中，该海域水动力及地质地貌复杂，海底沟槽纵横交错，且水深较浅，导致MP颗粒难以随潮汐或海流向外海输送，易聚集于各沟槽间的局部海域；(2)该海域人类生产活动密集，存在渔业捕捞、贝类养殖和紫菜养殖等多种类型的海洋渔业生产活动，生产过程中使用的网具、浮漂等均是海洋塑料垃圾的来源。

表2 江苏近岸海域微塑料平均丰度统计 个/m3

图3 江苏近岸海域微塑料丰度统计结果

本研究结果低于全球海洋表面漂浮MP丰度890 000 个/km2[11]，低于太平洋亚热带海洋环流垃圾聚集带678 000 个/km2[12]和地中海MP丰度243 853 个/km2[13]；就单位体积MP数量而言，稍低于北极海域0.34 个/m3[14]，明显低于北极冰川38～234 个/m3[15]，大西洋2.46 个/m3[16]和东北太平洋8～9180 个/m3[7]。我国海域的研究主要集中在东海近岸、南海海滩和渤海海滩，其中南海海岸0.5～5 mm塑料颗粒含量约为0.17 个/m3[17]，江苏近岸海域MP数量略高于南海。

2.3 表层海水MP组分分布

江苏省近岸海域表层海水不同粒径MP的组分及占比见图4(a)(b)。由图4可见，6个站位中，59站位的MP组分最多。检测的所有微米级MP样品中共有16种塑料类型，其中乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate，EVA)占比最高，占总数量的49.0%。其次为聚氨基甲酸乙酯(Polyurethanes，PU)占24.3%。毫米级MP共有5种塑料类型，其中聚苯乙烯(Polystyrene，PS)占比最高，占43.3%。聚丙烯(Polypropylene，PP)其次，占39.6%。在所有检出塑料类型中，聚丙烯在6个站位均有检出，且占比较多。聚丙烯主要用于包装业、电子器件和汽车零部件等领域，这与近年相关产业的快速发展相吻合[19]。因此，人类活动强度高的邻近陆域，MP通过近岸输入海洋中或由海上人类活动直接输入，需要加强人类活动密集区的塑料垃圾的收集和管理，防止其通过海岸雨水径流冲刷排入海洋。

图4 江苏近岸海域不同粒径微塑料组分比例

3 结论与建议

3.1 结论

(1)江苏省近岸海域表层海水中MP污染广泛存在，监测站位检出率为100%。MP粒径为0.02～4.80 mm，其中15，24，36和37站位的毫米级MP占比较高，其余站位均为微米级MP占比最高。在江苏近岸海域表层海水中，微米级MP占比最高，总体粒径比为83.4%。

(2)江苏省近岸海域表层海水中MP的丰度为0.06～1.18 个/m3，6个站位中MP平均丰度为0.33 个/ m3，排序为：36站位<26站位<37站位<24站位<15站位<59站位。该区域表层海水中MP的丰度低于全球海洋表面MP的漂浮丰度，略高于我国南海。

(3)微米级MP种类所占比例最大，6个站位中，59站位的MP组分最多。微米级MP共有16种塑料组分，其中EVA占49.0%，PU占24.3%；毫米级MP共有5种塑料组分，其中PS占比最高，为43.3%；在所有MP组分中，聚丙烯在6个站位均有检出，这与近年相关产业的快速发展高度相关。

3.2 建议

(1)尽快制定我国塑料废物监管法规。借鉴美国、加拿大、新西兰、荷兰和爱尔兰等发达国家关于禁止微珠法规的经验，对有关MP进行立法，积极推动并诉诸落地见效。

(2)鉴于目前有关MP研究还未有统一的标准，建议研究制定与国际接轨的MP采集、分析和鉴定方法，便于对MP进行定性和定量分析，有利于找到问题的根源，制定针对性的解决方案。

(3)制定精准管控政策，实行规范化排放。对重点区域和行业制定差异化政策，提升城镇污水处理厂生活污水和塑料加工企业污水的尾水排放管理。同时，加强日常MP排放检测，包括MP的去除效率，确保达标和减量排放。

(4)提高公众对MP污染和危害的认识，继续推行“河长制” “湖长制” “湾长制”和“链长制”，加强对内陆水域和塑料相关产业的过程管理，优化污染物排放监管体系。