海洋微塑料研究挑战与展望

海洋微塑料污染是全球共同面对的重要环境问题之一。过去10 a,海洋微塑料研究发展迅速,但也暴露出一些亟待解决的关键科学问题,包括突破小粒径微塑料和纳米塑料的检测技术瓶颈、建立标准化的微纳塑料分析检测方法、优化海洋微塑料输运模型以及完善生态风险评估方案等。本文简要概述了近海、大洋和极地微塑料污染的现状,总结了海洋微塑料研究在样品采集和检测分析方面存在的挑战、在海洋微塑料存量估算和海洋微塑料输运模拟及生态风险评估方面存在的不足等,并展望了海洋微塑料未来研究方向,旨在为海洋微塑料常规监测、科学研究、风险评估和治理管控等方面提供借鉴和参考。     

海洋中微塑料的来源、分布及生态环境影响研究进展

微塑料(粒径5mm的塑料)作为海洋环境中一类新型污染物正受到越来越多的关注。我们从微塑料来源、分布和生态影响等方面总结分析了近年来海洋微塑料研究的进展。结果表明,海洋中的微塑料主要来源于在阳光、风浪和海流等作用下的海上塑料垃圾的分解,陆源塑料垃圾输入、海上船只塑料垃圾的丢弃、水产养殖业漂浮装置的废弃等是海洋中塑料垃圾的主要来源。海洋微塑料分布呈全球化趋势,近岸、大洋、深海和极地都有微塑料的存在,已有研究表明深海是微塑料的主要汇集区。微塑料不但会影响藻类的光合作用,还会影响一些海洋生物的产卵量和繁殖能力,甚至会引起某些海洋生物的营养不良甚至死亡;微塑料自身含有和表面富集的污染物会在水动力作用下影响污染物的全球分布并对海洋生物产生复合毒性影响。为减少海洋塑料垃圾,控制海洋微塑料污染并为污染防治提供支撑,保护海洋环境安全和人类健康,今后的研究方向将主要包括:不同粒径微塑料的快速分离和在线鉴别方法的建立;水动力对微塑料全球迁移变化的影响;微塑料复合毒性对海洋生态环境的污染效应及机制;管理和技术体系以及相关政策法规的制定等。     

海洋中塑料污染物的迁移、归趋及其监测

海洋塑料作为一类具有潜在生态风险的污染物,已经引起了研究人员的重点关注。大到数米的塑料垃圾,小到微米级的微塑料,塑料污染物以各种形式在海洋环境中广泛存在。因能长期以固体形式赋存于海水和沉积物中,塑料污染物比溶解性污染物更难在海洋介质中均匀分散;但近年来,各项调查活动却在远离塑料来源的大洋、极地和深海中均发现了塑料污染物,这显然与塑料在海洋环境中的迁移息息相关。一方面,海洋中塑料污染物的分布和迁移受到塑料自身性质以及多种环境因素的影响。因此,针对海洋塑料污染物设计监测方案时,有必要通过对这些因素的研判,规范和优化采样方案,有效提高采样代表性。另一方面,了解海洋塑料污染物迁移和归趋的影响因素,也是预测塑料污染物蓄积和富集的海域或层次,推断其在海洋生境中的暴露情况,进而预测其潜在风险的必要前提。本文归纳了海洋塑料污染物迁移规律的相关研究,分析了影响海洋中塑料污染物水平和垂直分布的因素,总结并列举了在海洋水体和沉积物介质中塑料污染物监测活动的常用采样方法,分析了塑料污染物监测活动方案的制订依据和注意事项。     

海洋微塑料污染研究进展和问题

微塑料在海洋环境中广泛分布并不断累积,对海洋生态产生严重影响,已引起世界各国学者、管理者、非政府组织等社会各界的高度关注.海洋微塑料污染研究是近10 a来才发展起来的新兴研究领域,但却发展迅猛,已成为国际研究的热点和前沿.我国海洋微塑料污染研究发展较晚,与国际同行相比还有较大差距,系统性的中文文献也相对较少.本研究在对海洋微塑料污染研究国内外进展进行总结和回顾的基础上,比较分析了我国海洋微塑料污染研究与世界同领域之间的差距,归纳提出海洋微塑料污染研究应从微塑料在海洋中的时空分布、微塑料理化特性以及微塑料的海洋生态效应等三大关键问题加强研究,并围绕这些关键问题在研究方法、技术手段、危害评估标准体系等方面不断规范和创新,以促进我国海洋微塑料污染研究的快速发展.     

海洋微塑料检测技术研究进展

海洋微塑料污染目前已成为全球性的环境问题,近年来海洋微塑料检测技术越来越受到人们的关注。本文简要总结了微塑料样品采集及处理方法,并从检测方法的角度系统综述了近些年来微塑料检测技术的研究进展,涉及目视分析法、光谱法(如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法)、热分析法以及其他分析方法等(如质谱法以及扫描电子显微镜-能谱仪联用法)。本文简要评价了各类检测方法的优缺点,以期为海洋微塑料检测技术的发展提供参考,并探讨了未来海洋微塑料检测技术的发展方向。     

海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展

塑料垃圾在近海、大洋水体和沉积物中均广泛存在,并不断累积,对海洋生态系统构成了重大威胁,引起了国际社会的高度关注。本研究从环境生态和塑料降解微生物两个角度回顾了近几年相关方向上的研究进展,包括国内外海洋塑料特别是海洋微塑料在近海与深海等环境中的分布与丰度,以及近海、大洋等环境中降解菌多样性及其降解机制。总体而言,微塑料广泛分布在多种海洋环境,特别是在河口和近海的海水和沉积物,近岸沙滩,以及大洋环流中心;目前已报道的塑料降解菌及其降解酶主要来自陆地土壤和塑料垃圾处理环境,并以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)降解菌和降解酶的研究最为深入。当前,中国科学家已在近海、大洋深海(深渊)以及极地等大洋环境中,开展了微塑料分布特征和丰度调查,并在生态危害方面开展了研究,但在海洋塑料降解微生物方面还鲜有报道。塑料在海洋环境中的最终归宿以及微生物在塑料降解过程中的作用亟待评估,建议在大洋深海科考中整体布局、联合开展这两个方面的相关研究。     

海洋微塑料污染的生物效应研究进展

微塑料是粒径小于5mm的各类塑料碎片的总称。在环境领域中,微塑料污染已经成为人们的关注热点。近年来,海洋环境中微塑料污染日益严峻,其引发的生物与环境问题也备受关注。本文系统总结了海洋微塑料污染的生物效应研究进展,介绍了微塑料的定义、来源、分类、分布特征等研究现状,分析了微塑料对海洋环境中海水水质和沉积环境的影响,综述了微塑料对海洋生物的毒性效应,并基于研究进展提出了未来需关注的研究方向,以期为海洋微塑料对环境与生物的影响研究提供借鉴和参考。     

海洋微塑料来源、分布及生态效应研究进展

微塑料广泛分布于世界范围内的大洋和近海海域。作为新兴的污染物,微塑料对海洋生态环境威胁巨大。微塑料可以直接或间接被海洋动物摄入,导致其生长减缓或停滞、繁殖被抑制、寿命减短、进食量降低、耗氧量以及酶活性改变。微塑料与海洋浮游植物相互作用会对其生长、光合作用、氧化应激能力等产生影响。然而,微塑料对海洋浮游植物的致毒机理尚未完全明朗,还需更多的相关研究以探明其毒性效应机制。为保护海洋环境安全,更好的治理微塑料污染问题,有必要加强微塑料的相关研究,同时采取一系列有力的政策法规来监管塑料及微塑料的使用。     

中国海洋微塑料污染的研究现状与展望

塑料垃圾通过各种途径进入海洋,海洋塑料污染已成为全球性环境问题。本文系统总结了国内外塑料污染的研究历程与现状,发现直接或者间接来源的微塑料在环境中广泛积累,呈全球化分布趋势;重点探讨了我国微塑料的来源、分布以及污染形势和生态影响,发现我国微塑料污染形势严峻,覆盖范围广泛,甚至涉及食品安全领域。塑料的生物降解是受到高度关注的研究领域,本文通过对微塑料的生物降解途径的归纳,总结了塑料降解的过程、生物种类以及相关的降解酶等,以期为海洋微塑料污染的治理提供启示。目前微塑料污染已经引起世界各国的广泛关注,但对海洋环境中微塑料的鉴定以及污染物消除技术等研究极少,迫切需要开展相关研究工作。     

微塑料在海洋中的分布、生态效应及载体作用

微塑料通常被定义为最大尺寸小于5 mm的塑料碎片.受人类活动的影响,微塑料在海洋环境中广泛存在,引起了人们对其潜在影响的关注.由于粒径较小,微塑料可以通过多种途径进入水生生物体内,沿着食物链迁移、传递,影响海洋生态系统的健康与稳定.在海洋中长期停留的微塑料会吸附环境中的重金属、有机污染物和微生物等,加剧微塑料对海洋生物...     

海洋微塑料作为生物载体的生态效应

随着海洋塑料垃圾的不断增多, 海洋微塑料作为一种新型的海洋污染物逐渐受到重视。目前关于微塑料来源分布及分析方法的认识较为普遍, 大部分研究注重于海洋生物误食微塑料、微塑料吸附及释放有毒物质的环境及生态效应, 而微塑料作为微生物、附生动植物的载体作用仍有待研究。文章综述了微塑料作为生物载体的三个作用: 1) 聚集作用。微塑料表面易覆盖生物膜形成微型生物群落, 为基因水平移动提供场所, 可能引发致病基因、抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, 简称ARGs)的转化、转导。2) 扩散作用。来源于污水的微塑料上可能附着生长着有害藻种、致病菌耐药菌或其他生物, 随水流移动到适宜区域, 可能引发赤潮或导致致病菌及耐药菌的传播扩散, 形成生物入侵。3) 首次提出微塑料的“捕食增强作用”概念, 即有机物、营养盐、生物群落聚集在微塑料颗粒上可提高捕食者的捕食效率, 从而促进海洋动物摄食微塑料, 进而加剧微塑料颗粒对海洋生物的毒理病理作用。文章着重阐述了“微塑料+生物”的生态效应。     

微塑料对近江牡蛎免疫力的影响

为探究微塑料对牡蛎免疫力的影响,该研究对近江牡蛎(平均壳长:6.6cm)采用壳内推注的方式注入不同浓度的聚苯乙烯微塑料(0.05、0.5、5 mg·L^–1,以无菌生理盐水为稀释液),分别胁迫24 h、48 h和72 h后,检测分析牡蛎鳃组织的免疫指标(碱性磷酸酶(AKP)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、过氧化氢酶(CAT)、一氧化氮合成酶(NOS)和乙酰胆碱酯酶(AChE))的变化。结果显示,在胁迫24 h后,微塑料浓度对AKP的活力有显著影响(P<0.05)。SOD、AKP和结构型一氧化氮合成酶的活性呈现明显的先升后降的趋势。在胁迫48 h后,微塑料浓度上升导致A-chE活力显著下降(P<0.05), CAT、SOD和AKP呈现先升后降的趋势。在胁迫72 h后,微塑料浓度的升高, AKP和AChE的活力呈现先降后升的趋势,而SOD、CAT和诱导型一氧化氮合成酶的活力与之呈现相反的趋势,显示先升后降的趋势。随时间和浓度的增长, MDA处于一直上升的趋势。以上结果表明,微塑料可使牡蛎产生免疫应激反应,且胁迫时间越长,牡蛎免疫应激反应越剧烈。     

微塑料对海洋生物生态毒理学效应研究进展

海洋环境中的微塑料主要来源于陆源塑料垃圾输入、海上船只塑料垃圾的丢弃和水产养殖业漂浮装置的废弃等.微塑料的大小、形状和颜色与海洋生物的食物相似,容易被海洋生物误食,由于微塑料自身的毒性及其表面吸附的有毒化学物,对海洋生物及其生态系统具有直接和潜在的危害.本研究主要综述了微塑料对海洋生物产生影响的途径、毒性效应及其效应机制的研究进展状况;提出未来应重点加强微塑料环境浓度的长期效应、微塑料与其他污染物的联合效应及其机制、微塑料效应的生物标志物筛选以及生态风险评估技术的研究等.     

中国海洋交通运输业碳排放效率测度及影响因素分析

海洋交通运输业碳排放研究对制定行之有效的低碳海洋交通政策具有重要意义。本文首先对2006—2015年中国沿海11个省(区、市)的海洋交通运输业碳排放量进行估算,然后运用超效率SBM模型对碳排放效率进行测度,最后运用Tobit模型探究碳排放效率的影响因素。结果表明:①中国海洋交通运输业碳排放效率整体上处于低效率状态,且各省(区、市)间差异明显,但差异正在逐渐缩小。②2006—2015年沿海各省(区、市)市海洋交通运输业碳排放效率变动呈现出“M”形波动上升趋势。③将各省(区、市)海洋交通运输业碳排放效率水平划分为不同类型,其中上海和天津属于高效率型,河北属于中效率型,其余省(区、市)市属于低效率型。④货运距离和能源结构对海洋交通运输业碳排放效率具有显著的正向作用,而能源强度对其具有显著的负向作用。     

南黄海海底沉积物声学特性及其影响因素试验研究

利用自南黄海中西部海底取回的沉积物样品,对其声学特性及其影响因素进行了试验研究,结果显示,研究区海底沉积物的压缩波速为1.359 ~1.695 km/s,剪切波速为12.5 ~70.9 m/s;颗粒较细的沉积物与较低的压缩波速、剪切波速对应,主要集中在研究区东侧水深较深处;沉积物的物理力学性质对其压缩波速、剪切波速的影响较显著,沉积物的温度和换能器的频率对上述声学两参数也具有一定的影响,而沉积物的包含物及薄夹层等影响声波传播的理论计算结果。给出了研究区海底沉积物物理力学各参数与压缩波速、剪切波速之间的回归方程,以期为国防、工程提供基础资料。     

红藻中红藻糖苷的研究进展

红藻糖苷是红藻中主要的光合作用同化产物。近年来发现,红藻中红藻糖苷的生理作用与蔗糖在高等植物中的作用类似,它们不仅是红藻中主要的小分子糖类物质,还在调控红藻中的渗透压等方面发挥着重要作用。红藻糖苷在细胞中的合成和代谢受到各因素的影响,其含量和结构也受到环境因素和来源地及红藻种类的影响。本文总结了近年来红藻中红藻糖苷的相关研究成果,分别对红藻糖苷的构型、生物合成、代谢、影响因素及生理作用等进行了阐述,从而为全面认识红藻糖苷在红藻中的生理作用提供参考。     

黏性沉积物可侵蚀性研究现状与展望

沉积物可侵蚀性是沉积动力学的重要研究内容,在动力地貌学、海洋工程安全与生态保护等方面均具有重要意义。分别从沉积物可侵蚀性测定方法、经验模型和影响因素3个方面对过去近60年来的黏性沉积物可侵蚀性研究成果进行了总结与分析。前人对黏性沉积物可侵蚀性与影响因素进行了大量研究并取得了丰富的研究成果,但由于黏性沉积物受自身物理化学性质、沉积环境和生物过程等综合影响,导致可侵蚀性研究复杂、困难,不同研究结果间无法形成有效对比,黏性沉积物可侵蚀性经验模型适用性受到极大限制。在总结研究现状与科学问题的基础上认为,下一步黏性沉积物可侵蚀性研究应开展更为全面且系统的实验室与实地研究以及多种方法的综合研究,提高可侵蚀性判定与影响因素识别的准确性与客观性;同时,借助理论、技术创新以及多学科交叉融合研究,深入探讨黏结力形成机理与理论量化,进一步修正与完善黏性沉积物的可侵蚀性经验模型。