卢剑波教授团队在JHM发文揭示微塑料的分布在杭州湾近海滩涂环境中存在空间自相关性

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* ?, L& M& g* S- `! j# \第一作者：蔡歆以
通讯作者：陈慧丽，金斌松，卢剑波
6 b6 f- U3 W; {: J9 x7 O! R发表期刊：Journal of Hazardous Materials
期刊5-Year Impact Factor:12.7
2 M. r: Z* s6 L9 W; f8 v% o, X通讯单位：杭州师范大学
. E* d( o! J% K论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131838
图片摘要

                               
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成果简介
杭州师范大学卢剑波教授团队在环境科学与生态学领域著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Coupling of microplastic contamination in organisms and the environment: Evidence from the tidal flat ecosystem of Hangzhou Bay, China”的研究论文。该论文以杭州湾近海滩涂生态系统为研究对象，通过研究海洋沉积物、滩涂沉积物和主要水产经济物种生物体内的微塑料污染特征，证实了生物微塑料污染与环境之间的耦合关系，揭示了微塑料的分布在杭州湾近海滩涂环境中存在空间自相关性，并且微塑料污染可通过食物网传播。本研究结果对进一步防控及减少杭州湾微塑料污染具有重要的指导意义。
* X4 S. j* X8 O引言
$ ]5 m4 Q+ U) Q5 S3 S: V微塑料是一种新型污染物，被定义为分布广泛、难以降解、易吸附其它污染物的碎片状塑料，其最长尺寸或直径小于5 mm。河口是陆地微塑料随水流流入并进入海洋的主要区域。塑料的普遍使用导致大量塑料垃圾被释放并积聚在河口海湾生态系统中，造成严重的生态危害。杭州湾——钱塘江入海口的微塑料污染研究在生态环境科学领域具有重要的理论价值。杭州湾滩涂及生物微塑料污染严重，生物微塑料特征（类型、大小、聚合物类型）与环境介质微塑料特征显著相关。杭州湾海洋和滩涂沉积物中微塑料丰度存在空间自相关性，但整体沉积物环境不存在空间自相关性。本研究中每种生物的微塑料丰度（重量或个体数量）与其相应的营养水平不具统计学相关性（P = 0.239 ﹥0.05；P = 0.492﹥0.05）。研究表明，微塑料污染在生物和环境之间存在耦合关系。
图文导读
表1 不同环境介质中的沉积物微塑料污染

                               
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5 W+ [; ]- o; j+ T8 |+ t7 s6 Y杭州湾沉积物中微塑料总体丰度在3.32 ~ 35.12 items/kg之间，平均丰度为16.85 items/kg。微塑料类型主要为纤维和碎片，颜色为黑色或蓝色，大多数小于2000 µm；聚丙烯是收集到的主要聚合物。海洋沉积物中的主要聚合物为PL、CE和RY，与整体沉积物的主要聚合物不匹配。滩涂沉积物的微塑料特征与整体沉积物相似。

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7 |' S( K3 R* r3 L( h7 q  x: L; s图2 杭州湾沉积物微塑料丰度空间分布。(a)按照具有空间依赖性的球形模型，海洋沉积物显示某些区域微塑料丰度极低或极高。(b)具有空间依赖性的高斯模型显示滩涂沉积物东部滩涂(出口)微塑料丰度高，西部滩涂(进口)微塑料丰度低。▲：采样位置。
地统计学（半方差分析）结果表明，杭州湾整体沉积物微塑料丰度不存在空间分布规律，微塑料丰度变化为随机变化。但海洋沉积物与滩涂沉积物中的微塑料分别存在空间分布规律，即空间自相关性，杭州湾近海海洋沉积物与南岸滩涂沉积物微塑料丰度变化与其各样点间距有关。海洋沉积物微塑料丰度变化模型中，有几个区域的微塑料丰度极低或极高。滩涂沉积物微塑料丰度变化模型中，东部滩涂段(出口)微塑料丰度较高，而西部滩涂段(进口)微塑料丰度较低。
表2 不同环境介质中生物体内的微塑料污染

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杭州湾生物总体微塑料丰度范围为0.04 ~ 2.71 items/g和0.08 ~ 2.50 items/individual，平均丰度分别为0.70 items/g和0.92 items/individual。微塑料最常见的类型是纤维，主要颜色为黑色和蓝色，最常见的尺寸小于2000 µm，主要聚合物为RY、CE和PL。海洋或滩涂生物的微塑料特征与整体沉积物相似。

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+ L7 Q& L! d, K$ e. O图3 微塑料丰度与生物体营养水平的关系
* g5 G% j' f0 i' J% |每种生物的微塑料丰度与其相应的营养水平进行的相关性分析显示，微塑料丰度与生物营养水平的变化之间没有显著的相关性。无论分析是基于软组织重量(a)还是个体计数(b)，均未发现显著相关性(P = 0.239﹥0.05；P = 0.492﹥0.05)。

                               
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图4 不同环境介质中沉积物与生物微塑料各特征占比的相关性分析
, y, \0 ^) l! r# F; u7 i0 e在沉积物和生物体内的所有微塑料中，除颜色外，同一环境中的所有微塑料特征均存在相关性。无论是滩涂还是整体环境中，沉积物与生物体内的微塑料类型均存在显著相关性(P = 0.041﹤0.05；P = 0.041﹤0.05)。然而，海洋和滩涂环境中的聚合物类型与生物中微塑料聚合物类型呈显著性相关(P = 0.010﹤0.05；P = 0.001﹤0.01)。无论是何种环境介质，微塑料尺寸在沉积物和生物中都具有显著相关性(P = 0.001﹤0.01；P = 0.005﹤0.01；P = 0.001﹤0.01)。微塑料特征(类型、大小和聚合物类型)与环境介质之间的关系得到了证实。
小结
" d3 B+ A+ A4 L; m2 R& f- W本研究证实杭州湾海洋沉积物、滩涂沉积物和13种主要水产经济物种生物体内存在较高的微塑料污染。杭州湾滩涂沉积物和生物体内微塑料污染程度较高（沉积物平均丰度：16.85±1.92 items/kg；生物平均丰度：0.70±0.24 items/g，0.92±0.12 items/individual），同一环境中沉积物和生物体内的微塑料特征（类型、大小和聚合物类型）具有相关性，证实了生物微塑料污染与环境之间的耦合关系。结果表明：(1)杭州湾海洋和滩涂沉积物中微塑料丰度分布具有空间自相关性，但在整个滩涂环境中不存在空间自相关性；(2)各生物体内微塑料丰度与其相应的营养水平（不论是重量还是个体）均无显著相关（P = 0.239﹥0.05；P = 0.492﹥0.05）；(3)本研究表明，海洋和滩涂生态系统中存在的微塑料从环境转移到海洋生物网络，最终通过食物网转移到人类，对人类的生命、健康和安全构成威胁。
作者简介

                               
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第一作者蔡歆以
7 V( D6 j# r) t/ _' A; X7 R  k3 q4 D杭州师范大学生命与环境科学学院生态学专业2019级硕士研究生，研究方向为污染生态学。硕士研究生在学期间在Ecotoxicology and Environmental Safety, Journal of Hazardous Materials, Energy Strategy Reviews 国际SCI期刊发表论文3篇，其中以第一作者身份发表2篇。

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通讯作者陈慧丽
杭州师范大学生命与环境科学学院教授，硕士生导师。主要从事湿地生态和生物多样性研究，围绕滨海湿地和内陆湖泊湿地开展工作，包括湿地生物多样性对全球变化的响应与适应、微塑料污染及生态效应、底栖动物多样性及其生态功能、自由生活线虫分类学和生态学等。主持和完成国家自然科学基金项目2项，省部级项目多项。在Ecology，Soil Biology & Biochemistry，Marine Ecology Progress Series、生态学报等国内外学术刊物发表论文30余篇。
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通讯作者金斌松
% }2 M1 T# W- v; q( ]9 l杭州师范大学生命与环境科学学院副研究员，硕士生导师。博士毕业于复旦大学生态学专业，Texas A&M大学访问学者。中国生态学学会流域生态专业委员会副主任委员。研究方向为水生生态学，重点关注全球变化和人类干扰对鱼类群落结构和功能的影响，水生食物网的结构和动态，以及鱼类重要生境的鉴别、保护和恢复等。主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金、省部级和国际合作项目20余项，出版专著3部，发表论文30余篇。

                               
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- y) _( {0 l* {* K# G通讯作者卢剑波
0 B$ K4 B+ a+ k- B! E杭州师范大学生命与环境科学学院教授。1995年毕业于浙江大学（原浙江农业大学）生态学专业，获得理学博士学位。曾赴泰国亚洲理工学院(Asian Institute of Technology)、菲律宾国际水稻研究所（International Rice Research Institute）、荷兰瓦格宁根大学（Wageningen University）、美国亚利桑那州立大学（Arizona State University)和佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）进行访学进修。主持完成联合国粮农组织（FAO）、国家自然科学基金委、国家农业农村部、浙江省科技厅和浙江省农业农村厅等国家级和省部级项目多项，在Energy，Biomass & Bioenergy，Energy Strategy Reviews，Aquaculture，Ecological Engineering，Agriculture, Ecosystems & Environment，Ecotoxicology and Environmental Safety等国际和国内学术期刊上发表论文70余篇，授权国家发明专利2项，授权实用新型专利2项，编写出版编著6部。
4 Y8 E, J) x" C0 v来源｜生命与环境科学学院
编辑｜蔡婧琰
校对｜ 郭晗钰 李慧茹 曾红月
审核｜董铮
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; y8 o, Q! {* F1 e信息来源：杭州师范大学。
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