上海市松江地区河道微塑料分布特征

郑 亮，刘一萌，李晓辰，曹译文，陈宜昊，唐洁君，隋延鸣，

（1.中国水产科学研究院东海水产研究所，上海 200090；2.盐城工学院，江苏盐城 224001；3.上海市松江区第七中学，上海 201600）

塑料制品以其价格低廉、质量轻、使用方便等特点被人们广泛使用［1］。统计表明，全球塑料的年产量已经达到2.8×108t［2］。由于分解周期长，被废弃的塑料会长期留存在环境中形成塑料垃圾［3-4］。塑料碎片根据直径大小可以分为：中（＞5 mm）、大（＞20 mm）和超大（＞100 mm）等级别，直径小于5 mm的塑料碎片通常被定义为微塑料。因为微塑料体积微小，可以被多种生物摄食，所以对生物健康危害巨大［5-6］。最新研究表明，自1997年到2015年的近20年时间里，摄食或被微塑料污染胁迫的生物已经从267种增加到557种，数量增长了1倍多［7］。微塑料很难被生物分解，其被生物体摄入后会通过食物链在各营养级之间传递，最终进入人体，危害人类健康［8-9］。因此，了解环境塑料碎片的来源、分布以及去向刻不容缓，有助于针对日益增长的塑料污染风险制定有效的防控措施。

目前，关于海洋系统中微塑料的研究较多［10-13］。据统计，海水中微塑料的浓度可以达到8 277个·L-1［14］。微塑料在洋流的作用下会迁移扩散至全球［15］，因此无论是在河口、近岸等人类活动频繁的区域，还是在两极、深海等人迹罕至的地区都发现了微塑料的存在［3］。与海洋微塑料研究相比，内陆水系中微塑料研究起步较晚。虽然已有调查表明淡水水系水体表层水样中有微塑料存在，但是因为研究区域范围有限，数据量仍显不足［16］。因此需要调查不同区域以获得更多的有效数据，对内陆水系微塑料污染总体现状进行评估。

我国对内陆水系微塑料调查研究尚较少见，相关研究集中于城市河流水表微塑料来源及季节性变化等［17-19］。上海位于长江三角洲地区，地处中国东部、长江入海口，东临东中国海，界于120°52′～122°12′E、30°40′～31°53′N之间。是我国国际经济、金融、贸易、航运、科创中心，人口稠密，人类活动强度大。全市下辖16个区，其中松江区位于上海市西南部，主要河流有流贯南境的黄浦江，以及淀浦河、泗泾塘等。松江区东北部距市区约40 km，工业、农业、旅游业均较为发达，支柱产业多样化［20］。故本次调查以松江区为研究区域，采用浮游生物网富集的方式分别对松江区流经工业区、居民生活区、农业区的4条典型河流进行了现场采样分析和实验室检测，利用体式镜镜检和拉曼光谱法鉴别不同河流中微塑料的含量、种类、大小等参数，初步分析上海松江地区河道微塑料分布特征及其成因，以期为城市内河的微塑料现状评估积累基础数据，并为进一步防控城市河道水系微塑料污染打下基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域

分别选取松江区典型商业区、老城生活区、农田区、工业园区附近的4条主干河道，由东向西分别为洞泾港、通波塘、沈泾塘、油墩港河道（表1）。

1.2 样品采集

调查于2020年6月进行。由于河水中泥沙、藻类太多，孔径太小极易堵塞。经过预实验，115 μm孔径比较适合河水环境，既能够捕获微塑料又能够正常使用。故本次调查采用115μm孔径浮游生物网采集河水样品，将生物网口流量计固定在浮游生物网网口，用于测定流经生物网的河水径流量数据。目测水流方向，将浮游生物网逆流放置在水面下方30 min，以便增大流经过滤网的样本数量。30 min后，将富集器内水倒入玻璃瓶内，并使用蒸馏水冲洗富集器，在收集好水样的玻璃瓶上贴好标签。

1.3 样品处理

用蒸馏水配置500 mL KOH溶液（水与KOH质量比＝10∶1）。将KOH溶液与水样按照体积比1∶1混匀，置于双速恒温振荡器中，设定温度为60℃。振荡时间大于24 h，根据消化程度确定具体时间，直至消化完成。

称取360 g NaCl（化学纯），加入蒸馏水配置成1 000 mL NaCl饱和溶液，与消化好的水样按照体积比1∶1混匀。使用循环水真空泵对水样进行抽滤：1）用镊子将碳酸纤维膜放置在真空杯和漏斗之间，有网格的一面向上，用固定夹将真空杯和漏斗固定；2）将水样倒入漏斗中，打开真空泵开关，开始对水样抽滤；3）水样抽滤完成后，打开固定夹，移走漏斗，用镊子将碳酸纤维膜取出，放入玻璃培养皿中。将盛有碳酸纤维膜的玻璃培养皿放入烘箱中，设定温度60℃。烘烤3 h后待测。

表1 松江区河道采样点Tab.1 Sampling sites

1.4 微塑料观测

将标尺放入装有微塑料样本的玻璃培养皿中，将培养皿置于体式镜下观察微塑料大小、数量、种类，并逐一记录。对于无法明确判断的微塑料种类，将塑料颗粒置于显微共聚焦激光拉曼光谱仪（Renishaw inVia，英国雷尼绍公司）分析，激光波长785 nm，功率＜10 mW，50×长焦物镜，光栅1 200 L·mm-1，曝光时间10 s，波数120～3 200 cm-1，4次扫描，将扫描后的光谱图保存，根据波峰的位置进行人工辨别与分析，确定其是否为塑料［21］。如果是，则根据能谱图进一步判断微塑料的种类。

1.5 数据处理

采用Excel 2016进行数据统计分析和绘图。

2 结果与讨论

2.1 松江河道中微塑料数量分布

在松江河道中观察到的微塑料含量分布如图1所示。松江河道表层水中微塑料含量为2～5个·m-3，4个河道中微塑料平均含量为3个·m-3，在这4条河道中微塑料含量按照由高到低的排列顺序为：洞泾港＞沈泾塘＞通波塘＝油墩港。对测得的微塑料含量和径流量做相关性分析发现，河道水径流量和微塑料浓度之间存在线性负相关（R2＝0.81，P＜0.05）（图2）。说明在水流较快的条件下，微塑料更容易被水流清除［22-23］。

图1 不同采样点微塑料浓度Fig.1 M icrop lastics in different rivers

图2 河道径流量与微塑料含量之间的关系Fig.2 Relationship between river runoff and m icrop lastic concentration

CHEUNG等［17］研究发现香港林村河中微塑料平均含量为1.3个·m-3，松江4条河道中的平均微塑料含量与其在一个数量级上，微塑料含量较低。研究表明城市河道中的微塑料受到降雨等因素的影响，浓度下降的很快［17］。本次调查在6月进行，正是上海地区多雨季节，可能是本次测得微塑料含量较低的自然影响因素。罗文雅［24］对上海地区不同级别流域的微塑料污染特征做了较为系统的研究，涉及43个采样站点，其中最低值出现在苏州河水域为0.08个·L-1，仍高于松江河道微塑料的最高值。微塑料丰度与距市区中心的距离呈负相关。通常更靠近市中心区域的人口密度更高、人类活动强度更大，微塑料含量更高。从地理位置上看，松江地区较苏州河流经区域距上海市中心距离更远，因此松江区域的微塑料含量较市区更低。此外，松江地区地处黄浦江上游，受人类活动干扰较少。而且松江地区近年来对河道污染清理力度较大［25］。研究表明［15］，采样方法对微塑料测定结果有较大的影响，而本研究实际采样使用的生物网孔径较大。这些因素都是松江地区河道中微塑料含量较低的原因。

2.2 松江河道中微塑料的来源及种类

松江河道4个采样站点微塑料的主要种类、粒径尺寸和流经功能区状况见表2。在实际采样中，采样站点附近无明显工业或生活排污口。微塑料尺寸范围为0.5～5.0 mm，属于大粒径微塑料，为刚生成的微塑料［26］。从微塑料的种类看，多为塑料袋、一次性杯子、餐盒、矿泉水瓶、发泡塑料、缆绳纤维、塑料纤维等人类活动废弃物。加上微塑料在水环境中较为稳定，不易发生破碎和降解，因而产生的微塑料主要为大粒径微塑料［26］。

调查中发现，流经商业区的洞泾港微塑料主要来源于生活日常中常见的塑料制品。采样站点对面河岸是餐饮一条街，不少商铺为节约人力成本直接将塑料制品或含有塑料制品的垃圾用水倾倒进河道中，致使塑料制品流入河道。此外，还有部分商家将一次性碗筷及塑料置物箱、塑料洗菜盆等堆放在临河区域。破损塑料物品随雨水流入河道，也产生了塑料污染。流经生活区的通波塘水流方向由南向北，上游主要是住宅区，样品中微塑料主要来自日常生活，如塑料购物袋、泡沫盒和家电包装等。这些物品由于使用后露天堆放或随意丢弃等不当的处置方式，在大风、雨水等作用下进入河道水体。流经农田区的沈泾塘取样点靠近华亭湖。沈泾塘与华亭湖连通，湖岸边常年有人垂钓，其间使用的塑料袋、快餐盒等塑料制品可能为水样中微塑料的主要来源。流经工业区的油墩港位于松江西部小昆山镇境内，取样一侧为农田和树林，对面河岸是新建的住宅小区。取样时水流流向为由北向南，上游以农田为主。水样中微塑料主要以丝状塑料为主，来源应是船舶缆绳磨损出的碎屑，也有农业生产中常用的白色编织袋碎屑。此外，由于调查区域位于工业区，微塑料也有可能来源于工业产品运输时所用的包装、大型车辆运输的遮布以及生产原材料的大型包装袋等。因此塑料纤维的含量较多。

表2 各河道中微塑料种类、大小Tab.2 Classification and size of m icrop lasctics in different rivers

3 小结

通过此次调查可知，在远离上海市中心的松江地区4条主要河道中的微塑料含量为2～5个·m-3，微塑料污染程度较低。微塑料粒径在0.5～5.0 mm范围内，属于刚形成的大颗粒微塑料。微塑料来源主要为生活中的弃置塑料垃圾或工农业生产中的塑料包装的磨损。在河水径流量较大的河道中微塑料含量更低。本研究结果可以丰富我国城市河道中微塑料调查数据，并为城市水体微塑料污染防控打下基础。