陈宏伟，陈燕珍，刘宪华，屠建波，白璐

（1.天津大学 环境科学与工程学院，天津 300350；2.国家海洋局天津海洋环境监测中心站，天津 300457）

塑料由于具有较低的热导率、较大的强度、高耐用性等优势，在全世界范围内得到了极为广泛的应用（Andrday，2011）。塑料是一类持久性聚合物，化学性质稳定，在环境中可存在数百年甚至更久（Thompson et al，2004）。塑料污染已经对全球经济和环境造成了严重的威胁（Eerkes-medrano et al，2015）。截至2015 年，全球塑料产量已经达到了3.22 亿吨（冉文，2018）。这些塑料垃圾每年有大概10%进入到海洋中，使得海洋受到越来越严重的污染（Browne，2008）。海洋环境中的塑料经过物理（机械作用、风力和海流）、化学和生物作用等破碎或降解成体积更小的颗粒或纤维状的塑料，即微塑料（Alimi et al，2018；Wright et al，2013）。近几年，微塑料已经在生活中普遍存在。2004 年，Thompson 第一次在《Science》上提出微塑料一词（Thompson et al，2004；Murray，2011），将小于5 mm 的塑料颗粒定义为微塑料，微塑料作为一种新型的污染物，成为科学家近些年的研究热点之一。海洋微塑料污染也成为全球重大的环境问题（李潇等，2019）。

微塑料可导致生物生长发育变得缓慢，生物摄食率降低，行为活动发生异常，甚至会造成生物死亡（Lnnstedt et al，2016；Kind et al，2017）。微塑料由于其比表面积大，疏水性强，颗粒小等特点，能够吸附重金属和有机污染物，对生物产生联合毒性效应（孙承君等，2016；夏斌等，2019），有机污染物中的多环芳烃具有致癌和内分泌干扰作用（张晨晨等，2018），有机氯农药硫丹能影响鱼类的生理和生殖（刘慧慧等，2015），重金属对生物有毒性效应作用（宁璇璇等，2013），微塑料吸附有机污染物和重金属进入海洋环境，对海洋生物造成潜在的威胁。

海洋中微塑料的来源多种多样，主要有陆源输入和海源输入，其中陆源输入是海洋微塑料的一个重要来源（Wang et al，2014），海源输入包括海上渔业，滨海旅游业，运输业等（Hinojosa et al，2009；Zhao et al，2014）。我国每年都有大量微塑料排入海洋中，渤海、黄海、东海、南海等海域表层水体中都检测到大量微塑料（Zhao et al，2015）。Zhang等（2017）在渤海发现微塑料的主要成分是聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。周倩等（2016）在山东沿海旅游海滩及河口中检测出聚乙烯和聚丙烯成分的微塑料，在椒江、瓯江和闽江河口采集的样品中塑料颗粒粒径范围是0.50 ～ 10.16 mm，其中小于2 mm 的微塑料颗粒在70%以上，在长江口检测出的微塑料颗粒含量约为4 173 个/m3（Zhao et al，2015）。Marcus 等（2013）在美国劳伦蒂安五大湖中检测出微塑料碎片，平均丰度约为43 000 个/km2。美国切萨皮克湾内的4 个河口检测出0.3～5.0 mm的微塑料，浓度与人口密度和流域内城市发展比例呈显著正相关关系（Yonkos et al，2014）。

本文主要从天津海岸线附近入海排污口采集微塑料，研究排污口中微塑料的形状、粒径、颜色、和成分，对排污口中微塑料的分布特征进行分析，了解微塑料的分布情况，为渤海微塑料的污染防治和治理提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域

滨海新区位于天津东部沿海地区，环渤海经济圈的中心地带，主要由塘沽区、汉沽区和大港区三个区域组成，还有海滨旅游区，海港物流区，中新生态城，临港工业区，南港工业区等9 大功能区。本文研究区域为滨海新区附近海域入海排污口，主要覆盖区域为塘沽区，汉沽区和大港区，图1 为入海排污口的采样地点。

图1 排污口采样站位图

1.2 样品采集

1.3 样品处理

1.4 仪器鉴定

1.5 污染控制

1.6 数据处理

本实验利用Excel 2007 处理数据，利用ArcGIS10.5 绘制站位图。

2 结果与讨论

2.1 天津入海排污口MPs 的形状和粒径分布

本研究中检测出来的微塑料主要有纤维、碎片、薄膜3 种形状， 主要从大港、 塘沽和汉沽3块区域进行分析，3 块区域平均MPs 含量分别约为359 个/m3、324 个/m3、450 个/m3。罗 雅 丹 等（2019）在青岛海水浴场海水中发现MPs 平均含量为5.05 伊103～1.25 伊104个/m3，海水浴场沙滩沉积物中MPs 平均含量为3.10 伊103个/m2，污染物较高可能与采样点是功能区和人工打水方式有关。由图2可知，大港、塘沽和汉沽微塑料形状主要是纤维，分别占70.9%、76.1%、78.4%，其次是碎片，分别占26.6%、19.5%、20.4%，最少的是薄膜，分别占2.5%、4.4%、1.2%。每块区域中大部分站位纤维状微塑料都超过50%。微塑料粒径大小为1 ～ 5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125 ～ 0.5 mm 3 种。由图3 可知，大港区域排污口1～5 mm、0.5～ 1 mm和0.125～0.5 mm 的MPs 比例分别为29.4%、31.0%、39.6 %；塘沽区域排污口1 ～ 5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125～ 0.5 mm 的MPs 比例分别为37.3 %、32.9%、29.8%；汉沽区域排污口1～5 mm、0.5～1 mm 和0.125～0.5 mm 的MPs 比例分别为47.9%、23.8%和28.3%。

图2 不同形状微塑料数量比例

图3 不同粒径微塑料数量比例

天津入海排污口中纤维状MPs 丰度最大，这与其他研究结果一致。在青岛海水浴场的表层海水中发现纤维状的MPs 比例最大，占到48.73%（罗雅丹等，2019）。Browne 等（2011）在两极到赤道之间18 个地点的海岸线发现很大比例的纤维状MPs，这些纤维可能是洗涤衣服产生的污水所造成。环境中的纤维状MPs 主要来源于旅游业、服装纺织业、渔业和海运等（Duis et al，2016）。天津入海排污口中的纤维状MPs 也可能来自洗涤衣物产生的污水、旅游业、服装行业及渔业。大港区域各站位总体上0.125～0.5 mm 的MPs 含量最多，并且含量随着粒径的增大而减小，与很多研究中随着MPs 粒径的增大而含量减少结果相符（Tang et al，2018）。塘沽区域排污口1 ～ 5 mm 的MPs 含量最多，大部分站位1～5 mm 的MPs 含量都在40%左右，然而MPs 含量却随粒径增大而增大，可能是这块区域工业比较发达，刚生成的MPs 数量多，因此大粒径的MPs 比例多。汉沽区域排污口1 ～5 mm 的MPs 含量最多，在0.5 ～ 1 mm 之间最少，MPs 的含量与粒径之间没有明显特征。MPs 粒径与含量不成反比例关系，与来源有关（罗雅丹等，2019）。微塑料尺寸的下限取决于采样方法即网筛的最小直径（Hidalgo et al，2012），本研究中最小粒径为0.125 mm，会造成实际微塑料丰度偏小，一般河口0.5 ～1 mm 的粒径比较普遍（周倩等，2015），瓯江口、椒江口和闽江口0.5～ 2 mm的微塑料比例在70%以上（Zhao et al，2015）。河口离污染源较近，刚生成的微塑料较多（罗雅丹等，2019），所以小于0.125 mm 的MPs 对结果影响较小。

2.3 天津入海排污口MPs 的颜色分布

图4 为天津入海排污口不同颜色MPs 比例，入海排污口中检测到的MPs 颜色有黄色、白色、黑色、红色、蓝色、绿色6 种。从图中可知，大港、塘沽和汉沽3 块区域排污口MPs 黑色比例最多，白色比例较少，各个站位中黑色、蓝色和绿色比例占多。大港区域排污口黑色比例最大，比例为31.9%，最小的是绿色，其次是蓝色。塘沽区域排污口黑色比例最大，最小的是绿色，与大港区域排污口类似。刘涛等（2017）在东海水体中检测出白色MPs 比例最大，黑色比例最小，颜色较深的MPs 应该自于生活垃圾和塑料废弃物，深色MPs可能来源于周边的垃圾废弃物，以及渔民废弃的渔网、渔线。

图4 不同颜色微塑料数量比例

汉沽区域排污口黑色MPs 比例最大，比例为34.5%，大于其他两块区域，其次是绿色。这块区域旅游业繁荣，微塑料大部分来源于生活污水，绿色MPs 很可能来自渔网。深色的MPs 颗粒表面更容易吸附铜、铅等重金属元素，更容易被海洋生物吸入体内，对生物造成双重毒害作用（Turner，2018；Zhao et al，2015）。鱼类也更喜欢吸附黑色的MPs（Lusher et al，2013），因此，沿海区域排污口中深色的MPs 排入渤海湾，可能对渤海海洋生物造成较大的风险。

2.4 天津入海排污口MPs 的成分分布

图5 为天津入海排污口不同成分MPs 比例，入海排污口中检测到的MPs 成分有聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET）、纤维素塑料（CE）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物（ABS）、环氧树脂（EP）、聚丙烯聚乙烯共混物（PP-PE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、共混物，此外还检测出非塑料成分，图6 为不同成分微塑料的红外光谱图。

图6 不同成分微塑料红外光谱图

图5 不同成分微塑料数量比例

从图中可知，大港、塘沽和汉沽3 块区域排污口MPs 成分丰富，各站位不同成分MPs 的比例也不同。大港区域排污口MPs 成分PET 比例最大，比例为54.2 %；其次是PP-PE，比例为20.4 %；第三为ABS，比例为9.3 %。同时还检测出5.9%的非塑料成分物质。大部分站位PET 含量最高，超过40%。塘沽区域排污口MPs 成分含量较高的也是PET、PP-PE、ABS，比例分别为38.3 %、19.8%和9.5%，检测出的非塑料成分比例为5.9%。其他研究也报道PET 含量最高，如罗雅丹等（2019）在青岛近海岸海水浴场中检测发现沉积物中含量最高的是PET，比例为37.5 %。衣服纤维破碎后产生的纤维MPs 主要成分就是PET。青岛海水浴场PE 和PP 成分来源主要是钓鱼线和塑料绳。赵世烨等（2017）在珠江口和北部湾岸滩中发现含量最高的是PP 和PE。PET、PP、PE 这3 种MPs 主要应用在旅游业、渔业和包装行业（Auta et al，2017）。排污口中纤维状的MPs 成分主要是PET，主要来源可能是生活洗涤污水、渔网以及沿海附近的工业。汉沽区域排污口含量较高的MPs为PP-PE、PET、CE，比例分别为23.4%、19.4%和15.4 %，非塑料成分比例为7.7 %。徐沛等（2019）在长江口沉积物中也检测出六溴联苯和三水合氧化铝等非塑料成分。大部分站位PP-PE 含量相对较高。

天津入海排污口中检测出的MPs 主要成分是PET 和PP-PE，大部分形状是纤维状。污染源可能来自附近生活污水、渔业、旅游业和工业。人口越密集的地区MPs 污染越严重，说明陆源污染是MPs 的主要来源。入海排污口会将陆地MPs 排入渤海，治理入海河流中的MPs 对减轻天津附近海域MPs 污染具有重要意义。

3 结论

本文对入海排污口中MPs 的形状、粒径大小、颜色、成分的分布特征做了调查分析。大港、塘沽和汉沽3 块区域MPs 形状主要是纤维状，分别占70.9 %、76.1 %和78.4 %。MPs 的粒径大小分为1 ～5 mm、0.5 ～ 1 mm 和0.125～0.5 mm 3 种，大港区域排污口MPs 含量最大的是0.125～0.5 mm，含量随着粒径的增大而减小；塘沽和汉沽区域排污口MPs 含量最大的是1～ 5 mm。排污口中检测到的MPs 颜色主要有黄色、白色、黑色、红色、蓝色、绿色6 种，3 块区域排污口MPs 黑色比例最多，白色比例都较少。颜色较深的比例较大，主要来源可能是垃圾废弃物、渔民废弃的渔网、渔线。检测到的MPs 成分主要有PVC、PA、PET、CE、ABS、EP、PP-PE、PMMA 和共混物，含量最大的是PET 和PP-PE 两种。排污口中MPs 主要来源可能是生活污水、渔业、旅游业和工业。陆源输入是渤海MPs 污染的主要原因，治理入海河流中的MPs 对减轻天津附近海域MPs 污染具有重要意义。