赵一默 海睿洋 王伊妹 张志婷 高禹 陈蕾

摘 要：水体环境中微塑料的污染已引起人们普遍的关注。由于塑料制品的生产过程中常使用多种添加剂，这些添加剂在后续的使用、废弃过程中会不断释放出来，对生物体产生毒害。本文以聚氯乙烯塑料袋破碎而成的微塑料颗粒为对象，采用种子发芽抑制试验和蚕豆根尖微核试验研究微塑料颗粒浸提液的急性生物毒性和遗传生物毒性。研究结果对评价水体中微塑料的生态风险有着重要的意义。

关键词：微塑料; 浸提液; 急性毒性; 遗传毒性

中图分类号：X171.5        文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）7-096-002

塑料工业的迅速发展给人们的生活带来了巨大的便利。然而大量的塑料垃圾排放到环境中，已经引起了严重的环境污染问题。粒径小于5mm的小颗粒塑料通常被称为微塑料。在环境中具有持久性，能抑制生物生长、改变相关酶活性及增加生物死亡率等。还可在生物体内累积，甚至威胁到人类的健康[1]。微塑料已普遍存在于全球各大海洋环境中，从表层海水到深层海水、沉积物，从内海到外海，从两极到赤道，并常在大洋环流区及海岸带富集[2]。而陆地淡水及土壤环境中微塑料的污染也同样存在，部分地区饮用水源水中也檢测到了微塑料。淡水环境中微塑料污染的调查显示美国、意大利、印度等国外诸多内陆河流表层水与沉积物中均存在微塑料的污染。而中国的长江、太湖、汉江、珠江等表层水体中微塑料的浓度范围达3.4～19860 item/m3[3]。塑料制品的生产过程中常使用阻燃剂、增塑剂、抗氧化剂、稳定剂等多种添加剂。但这些化合物并未聚合到高分子碳链上，后续会不断释放出来，对生物体产生毒害作用[4]。本文采用种子发芽抑制试验和蚕豆根尖微核试验研究聚氯乙烯塑料袋破碎而成的微塑料颗粒的浸提液的生物毒性。

1.材料与方法

实验材料包括氢氧化钠（分析纯）、冰乙酸（分析纯）、碱性品红、偏重亚硫酸钠（分析纯）、一次性聚氯乙烯塑料垃圾袋、白菜种子、松滋青皮豆、超纯水等。

卡诺试液：无水乙醇（95%乙醇）3份加冰乙酸1份配成。

席夫氏（Schiff）试剂：称0.5g碱性品红加超纯水100mL，置三角烧瓶中煮沸5min，并不断搅拌使之溶解。冷却到58℃时，过虑于深棕色试剂瓶中，待滤液冷至25℃时再加入10mL 1mol/L HCL和1g偏重亚硫酸钠充分震荡使其溶解，置于暗处至少24h至透明无色。

将聚氯乙烯塑料垃圾袋手工破碎为5mm以下的碎片，称取1g塑料碎片，于20mL超纯水中分别浸提1天、7天、15天、30天，过滤后收集浸提液。种子发芽试验和蚕豆根尖微核试验参照国家环保总局《水和废水监测分析方法》（第四版）[5]。将白菜种子置于石英砂表层，加入受试液5ml，用锡纸包好置于培养箱中，在25±1℃下培养24h后，统计种子发芽率。将蚕豆浸种催芽后，用受试样品液处理根尖并恢复培养，加卡诺式固定液固定根尖细胞，采用席夫氏试剂进行染色、制片，最后在显微镜下识别微核，计算微核率。采用超纯水进行对照试验。

2.实验结果与讨论

微塑料浸提液的急性毒性采用白菜种子发芽的抑制率表示，如图1所示。随着浸提时间的延长，白菜种子发芽率逐渐降低，当浸提时间从15天增加到30天时，白菜发芽率的降低幅度变小，说明微塑料浸提液中存在抑制种子发芽的化学成分。微塑料浸提液的遗传毒性采用蚕豆根尖微核率表示，结果如图2所示。与图1相似，随着浸提时间的延长，蚕豆根尖的微核率逐渐增高，当浸提时间从15天增加到30天时，豆根尖的微核率的增加幅度变小，说明微塑料浸提液中的化学成分能对生物产生遗传毒性。

从图1和图2可以看出，随着浸提时间的延长，有害成分的浸出量逐渐增加，对生物能产生显著的急性毒性和遗传毒性。当浸提15天之后，有害成分的浸出浓度趋于稳定。据报道，邻苯二甲酸酯类是最常用的一类塑料增塑剂，添加比例通常较高，在聚氯乙烯等塑料制品中的添加比例达10～60%（按重量计），也是公认的环境内分泌干扰物与致癌物[5]。因此，本研究中微塑料的浸提液呈现出的急性毒性和遗传毒性很可能来自邻苯二甲酸酯类的塑料添加剂的释放。

3.小结

通过采用种子发芽抑制试验和蚕豆根尖微核试验研究聚氯乙烯塑料袋破碎而成的微塑料颗粒的浸提液的生物毒性，结果发现随着浸提时间的延长，有害成分的浸出量逐渐增加，对生物能产生显著的急性毒性和遗传毒性。当浸提15天之后，有害成分的浸出浓度趋于稳定。根据文献推测微塑料浸提液的急性毒性和遗传毒性可能来自邻苯二甲酸酯类的塑料添加剂的释放。后续将进一步对浸提液中的化学成分进行鉴定，并对其浸出动力学开展研究，这对评价水体中的微塑料的生态风险有着重要的意义。

资助项目：江苏省大学生实践创新训练计划项目，编号：202010298036Z

参考文献：

[1] Sharma S， Chatterjee S. Microplastic pollution， a threat to marine ecosystem and human health： a short review[J] Environmental Science and Pollution Research， 2017， 24：21530-21547

[2] Auta H S， Emenike C U， Fauziah S H. Distribution and importance of microplastics in the marine environment： A review of the sources， fate， effects， and potential solutions[J].Environment International， 2017， 102：165-176

[3] Li J， Liu H， Chen J P. Microplastics in freshwater systems： A review on occurrence， environmental effects， and methods for microplastics detection[J]Water Research， 2018， 137：362-374

[4]魏复盛.水和废水监测分析方法[M]第四版.北京.

[5]Hermabessiere L， Dehaut A， Paul-Pont I， Lacroix C， Jezequel R， Soudant P， Duflos G. Occurrence and effects of plastic additives on marine environments and organisms： a review[J]Chemosphere， 2017，182：781-793