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航线“白色微粒”泄漏：大阪湾海面微层微粒分布新证据 | Journal of Xenobiotics

已有 158 次阅读 2025-12-10 18:32 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

海面微层是大气与海洋交换的重要界面，也是微型颗粒物 (microparticles，以下简称MPs) 富集的热点区域。以往多数表面样品采用网拖方式，难以捕获小于300微米的颗粒，导致对微小MPs的污染程度低估。船舶活动、船体涂层剥落与岸源输入均可能向近海释放大量微粒，尤其是含丙烯酸类的涂料组分。基于此，文章提出在海面微层 (S-SML) 及航道处MPs累积更显著、且涂料来源占重要比例的假设。本研究旨在系统评估大阪湾不同深度 (S-SML与1米下方散装水体)、不同海区 (航道、近岸、海湾中心) 中MPs的出现、空间分布、尺寸组成、聚合物类型及可能来源，以期为区域管理提供数据支撑和溯源依据。

研究过程与结果

研究于2021–2023年在大阪湾八个采样点多次取样，S-SML采用旋转鼓取样器 (取样深度小于100 µm)，散装水在海面下1 m处用泵取样。每次样品经分筛得四个尺寸区间 (10–53、53–125、125–500、>500 µm)，以过氧化氢消化有机物后在红外显微镜/傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) 下计数并鉴定聚合物类型。22次S-SML采样与25次散装水采样结果显示：S-SML中平均MPs丰度为903 ± 921 items/kg，散装水为55.9 ± 40.4 items/kg，S-SML总体丰度约为散装水的15倍。空间上，航行路线处丰度最高(S-SML平均约1360 ± 1050 items/kg，散装水约68.3 ± 49.3 items/kg)，近岸和海湾中心明显偏低；最大值出现在S6 (S-SML 2310 ± 1390 items/kg，散装水108 ± 73.3 items/kg) (见图1)。

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图1. 采样点及微塑料平均丰度的空间分布

尺寸分布显示最小类别 (10–53 µm) 在S-SML占81.2%，在散装水占62.2%，且随尺寸增大相对丰度递减，表明微碎化与表层富集过程显著 (图2)。

图2. 不同采样区中不同尺寸范围微塑料的平均丰度 (a) 及所有采样点中不同尺寸范围微塑料的总百分比 (b)

聚合物构成方面，共鉴定出包括聚甲基丙烯酸甲酯 (聚甲基丙烯酸甲酯，polymethyl methacrylate，PMMA)、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等约11类。PMMA在S-SML中占比极高 (约95.1%)，在散装水中也为主要成分 (约45.6%)；在10–53 µm类别中，PMMA在S-SML和散装水中的占比分别高达约96.6%与49.5%。非PMMA聚合物在两层水体中的绝对丰度相对较低 (均小于约16 items/kg)，且在深度差异上无显著性。FTIR比对显示，部分PMMA样品与现场采集的海洋/防污涂料样品谱图高度一致，且在航道处PMMA纤维与片状碎屑广泛存在，提示来自船舶上部与舷底涂层 (含自抛光或丙烯酸类粘结剂) 剥落为重要来源。主成分分析在S-SML中将PMMA、聚酰胺和聚乙烯等与航道站位相关联，支持航运活动和防污/船体涂料为主要贡献源；而散装水的成分和位向则显示更多陆源消费与建筑类塑料的混合输入。研究亦指出S-SML中MPs丰度波动较大，反映表层输运与潮流交换对短期分布的影响。总体而言，本次研究首次在大阪湾尺度上揭示了以PMMA为主的涂料衍生微粒在海面微层的高丰度与航道相关性。

研究总结

该项研究为大阪湾提供了首批关于海面微层与上层散装水体中微粒丰度、尺寸与聚合物构成的系统数据，突出三点结论：一是海面微层中MPs丰度显著高于1米下方散装水，且最小粒径组 (10–53 µm) 占优，提示传统网拖法可能严重低估微小颗粒负荷；二是PMMA (丙烯酸类树脂) 在S-SML中占主导地位，尤其在航行路线处和10–53 µm类别中丰度极高，FTIR比对与主成分分析均指向船舶防污/海洋涂料及船体上层涂层为重要来源；三是非PMMA类聚合物在两层水体中的绝对量较低且分布相对均一，散装水呈现更多复合陆源输入信号。研究强调，船舶涂料脱落所致的微粒污染 (包括防污涂料颗粒) 在海面微层具有持续释放与局地累积的潜力，应在海洋塑料管理与污染防控中予以重视；同时，纳入10–53 µm及更小粒径的监测，对于全面评估微粒暴露风险与制定治理策略具有重要意义。