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综述 | Sci. Total Environ.：水环境中塑料碎片及其在鱼类和其它水生动物中的流动情况评估——基于印度的研究

2021

05/06

微生态

A-

A+

本综述填补了研究人员对印度各地区研究地点的空白，对今后的研究具有指导意义。

编译：微科盟达达兔，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。

微科盟原创微文，欢迎转发转载。

导读

水生环境中细观，宏观和微塑料(MPs)的存在引起了人们的关注，因为它们对水生以及人类生命均具有潜在风险。虽然塑料在自然状态下是惰性的，但是含有毒添加剂和累积污染物的MPs对生态有危害影响。内脏组织对MPs的吸收以及在肺脏，肝脏和脑细胞等重要器官中的毒性的报告已经证明MPs严重危害健康。由于塑料废弃物的生态毒理学影响，所以水环境中塑料废弃物的研究值得重视。本文综述了海洋和淡水环境中塑料碎片的评价方法。本文讨论了MPs的形成及其来源，所采用的取样、分离、鉴定和表征方法，以及MPs在水生生物中的流动情况。本文是第一次对整个印度进行全面评估。研究综述发现，到目前为止，关于印度淡水环境、鱼类和其它水生动物中塑料碎片的流行情况开展的研究很少，信息也很少。虽然印度南部各沿海地区已经有大量研究，但是印度其它地区、东南部分的研究仍然很少。目前还缺乏包括人类在内的各种生命形式的毒理学研究。本综述填补了研究人员对印度各地区研究地点的空白，对今后的研究具有指导意义。

论文ID

原名：A comprehensive review on assessment of plastic debrisin aquatic environment and its prevalence in fishes and other aquatic animals inIndia

译名：印度水环境中塑料碎片及其在鱼类和其它水生动物中的流动情况评估

期刊：Science of the Total Environment

IF：6.551

发表时间：2021.3

通讯作者：Ishrat Vasi Shaikh

通讯作者单位：阿比达·伊纳达尔高级学院动物学系

综述目录

1 文献综述

2 塑料碎片与环境的研究

2.1 沿海水域及沙滩的研究

2.2 沿海水域及沙滩的研究

2.3 鱼类及其它物种的研究

2.4 海盐污染的研究

2.5 捕鱼活动和塑料垃圾

2.6 自然灾害，其它活动和塑料垃圾

2.7 聚合物类型，重金属和其它有毒化学物质的研究

3 综述观点

4 研究空白

主要内容

1 文献综述

检索截至2020年发表的文献，研究人员使用“Crossref”、“Google Scholar”、“Elsevier”和“Springer Link”等平台进行了搜索，将“印度”、“微塑料”或“塑料”与“鱼”、“海水”、“淡水”、“水生”、“垃圾”、“碎片”、“污染”等术语结合起来。根据研究地点、海洋和淡水环境、研究的鱼类和其它生物、塑料种类和特性、毒性效应等对检索到的文献进行分类。总共有74篇与印度研究相关的研究文章(包括会议记录、法定机构报告和一些评论)，来呈现这篇综述。

图1为MPs研究领域的出版物数量。图表显示了在过去十年中同行评议文献呈指数增长。然而，与全球正在进行的研究相比，迄今为止在印度进行的研究相对较少。

图1 在过去的十年中，同行评议文献中有关MPs研究领域的文献发表的累计数量。数据来源：Google Scholar，2020年10月7日。

以下是在印度不同地点进行的有关MPs和水中塑料碎片、鱼类和其它物种的生物积累及其毒性的研究说明。

1982年，印度首次对海洋环境中塑料颗粒的来源进行了研究。然后，在印度各地开展了有关塑料垃圾、碎片、丰度、鉴定、分级、MPs等方面的研究。

通过监测水生资源中的指标，比如CO₂、BOD、TSS、NH₃、NO₃和塑料颗粒中的持久性有机污染物等，研究人为活动的影响。对日本29条河流的水质进行评价，结果表明，MP浓度与BOD有相关性，并对水质产生影响。在大多数研究中，季风后的月份塑料垃圾的丰度最高。研究了洪水对MP分布的影响。对英格兰西北部10条河流进行研究，研究表明，集水区范围的洪水减少了MPs对河床的污染，这表明MPs从集水区被冲进了干流和海洋。一些研究发现沿海水域、海滩沉积物和红树林中存在塑料垃圾。

近年来，有关水底无脊椎动物、印度食用牡蛎、绿贻贝和黄鳍金枪鱼等鱼类摄入MPs及其相关污染物的报告不断增加。有几篇关于微塑料及微塑料对水产养殖系统潜在影响的全球报告。

近年来，淡水、地表水、河流沉积物和河口环境污染中的MPs 研究报道越来越多。全球研究还表明，这类淡水资源中存在MPs，可能对人类健康构成威胁。

研究人员还汇总了不同地点和水生物种，以及塑料碎片的详细信息，比如大小、形状、颜色、聚合物类型以及它们在印度海洋和淡水生态系统中的丰富程度。

2 塑料碎片与环境的研究

在文献中可以找到一些MPs和塑料碎片在海洋和淡水环境中的相关报告。虽然印度海岸线长5420公里，覆盖60个区9个邦，43%的海滩为沙滩(图2)，但是关于塑料废弃物堆积和MPs的研究资料较少。

印度是世界上最大的塑料消费国之一，每年产生大约8.6万吨塑料垃圾。截至2016年，只有4份沿海及淡水环境的MPs报告。目前为止，还没有涵盖整个印度全貌的评估报告。

图2 显示了对塑料碎片进行评估的多个地点的印度地图。

2.1 沿海水域及沙滩的研究

在几十年前的第一份报告之后，印度地区可用的数据仍然有限。陆地的活动是环境中塑料污染的主要来源。季节性变化会改变海洋环境中塑料垃圾的负荷。因此，塑料垃圾在不同季节有显著的时空变化。有人研究了塑料垃圾的丰度和分布与月份和季节的相关性，并进一步研究塑料垃圾与拖网渔场捕获量和取样深度的相关性，发现塑料垃圾的丰度和分布与月份和季节相关。

在安达曼和尼科巴群岛的偏远岛屿，马六甲海峡和孟加拉湾之间，大尼科巴岛和拉各斯迪普群岛的阿加蒂岛周围，对海滩沉积物进行了研究，并得出了一些结论。

对滨海水体、海滩沉积物和海洋鱼类中MPs的特征、丰度和分布进行研究。海滩沉积物中重金属MP丰度高于水体，而且受河流径流和城市化的影响。通过对果阿海岸沉积物中MP颗粒的组成、风化模式和来源等因素的研究，研究人员推测它可能来自海洋。

微纤维是MPs的一种常见形式，是次要来源。包括印度在内的9个国家采集的海滩样本中，都发现微纤维的存在。印度东南海岸表层沉积物中MP的分布特征表明，除了风成作用外，其分布主要受当地渔业活动、旅游活动和海岸性质的影响。

对各个州海滩上的沙子的丰度、分布、表面形态、聚合物类型、化学和元素组成进行分析评估。总的来说，各种形式的MPs都被发现，主要分为PE、PP、PS、PET和PVC，以PE和PP为主。

虽然红树林在生态上很重要，但目前为止，印度的红树林生态系统研究很少。本研究强调了红树林生态系统的紧急问题及其对生态的影响，并建议进行详细的研究。

2.2 沿海水域及沙滩的研究

与海洋环境相比，淡水中MP污染的数据较少。然而，淡水环境中MPs的研究也值得关注，因为它是MPs从陆相迁移到海洋环境之间的桥梁。在全球范围内MPs污染物的研究越来越重要，但在印度缺乏关于MPs造成的淡水污染的研究。

2017年，印度首次报道了湖泊和河口沉积物中的MPs，从10个地点收集的样本表明，因为较大的塑料碎片化，使湖泊中MPs分布较广。

印度的恒河-雅鲁藏布江-梅克纳河系统是联合国确定的全球10条携带大量塑料的河流之一。在恒河的淡水沉积物源头，人口密集的地方发现了不同质量、数量丰度和形态的 MPs 颗粒。PET和PE是塑料碎片的主要来源。MPs的丰度与污染特征有很强的相关性。

通过研究河流流量与海洋凋落物组成的相关性，结果表明，季风后海洋生态系统中存在大量的塑料垃圾。

研究人员发现，金奈及其周边地区的地表水、地下水和包装瓶水都有纤维状和碎片状的塑料颗粒，颜色各异。最常见的MPs是LDPE、HDPE、PP和PS的纤维、碎片、薄膜和颗粒。

2.3 鱼类及其它物种的研究

目前，已在多种海洋和淡水生物(包括双壳类、贻贝、蚓类、螃蟹、虾和鱼)中检测出 MPs ，这是一个公认的事实。相同物种在浅海栖息地发现的比在深海栖息地发现的摄食率更高。在沿海生态系统、水、沉积物、浮游动物、鳍鱼和贝类中观察到MP污染物的纤维、碎片和颗粒等。

有研究发现许多物种大量摄入细碎片和微纤维(属于其它MPs中的一种)。印度东南海岸的本地食用鱼类(E. merra和R. kanagurta)中约有三分之一的样本显示存在微纤维形式的塑料颗粒，以及微纤维比例较高(80%)的不规则形状的塑料碎片。

从喀拉拉邦泥岸地区采集的凤尾鱼(S. commersonnii)和东南阿拉伯海的一些鱼类的内脏样本中也发现了 MPs 。另一项研究表明，印度东南海岸大约有10%的有商业价值的鱼类摄入了MPs。在印度西南海岸附近也有报道说大眼长尾鲨摄取了塑料(A. superciliosus)。由于在离阿拉伯海沿岸很远的黄鳍金枪鱼(T. albacares)的胃里发现塑料碎片，所以表明塑料碎片已经到达离海岸很远的地方。

因为接近人类活动或接近MP浓度较高区域，在浅水生境鱼类中MP丰度较高，这表明MP污染海水与浅海、深海鱼类摄取有相关性。研究人员调查了许多种水生生物，在印度南部的一个咸水湖中，26%的外来鱼(P. brachypomus)摄入了MP，表明在湖中有PBT和其它常见塑料。

除鱼类以外，也有研究表明其它种类受到MP污染，比如表层沉积物的水底无脊椎动物S.sccutata、M. cinta(泥食生物)和Tellina sp.(悬食生物)、印度食用牡蛎(M. bilineata)、双壳类动P. viridis和M. meretrix、海虾类F. indicus和L.vannamei以及蛤蜊(D. cuneatus)。关于鱼类中 MPs的详细信息见报告。

研究表明某些物种的MPs随着季节变化，在季风期增加。PE，PP，PA和聚酯是其它塑料中主要部分，是陆上活动和密集渔业活动的产物。重金属与MPs有关。

对印度西北海岸12个物种的1267种甲壳类动物进行检测，结果显示，402个内脏中存在MP纤维。

研究人员观察了西南和东南沿海捕获的沙丁鱼、鲭鱼、凤尾鱼、缎带鱼、海豚鱼、金枪鱼和其它几种鱼的塑料摄入情况。有研究表明，珊瑚是渔网等海洋废弃物的主要基质。

2.4 海盐污染的研究

在过去几年里，各种品牌的海盐被发现以纤维和碎片的形式受到MPs的污染。提取的颗粒主要是聚酯、PET、PA、PE和PS。在印度东南沿岸的盐厂收集的海盐和钻井盐中也有MPs和一些微量金属的存在。在杜蒂戈林沿海地区盐厂中的 MPs主要组成部分是<100 μm的MPs。

2.5 捕鱼活动和塑料垃圾

有专家估计，海洋中的鱼网占所有海洋塑料垃圾的 10%左右。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是钢铁强度的15倍，在渔业和养殖业中使用这种聚合物促海洋塑料垃圾问题加剧。海洋垃圾的主要来源是丢弃或丢失的废弃装备。过去六年中，在泳滩收集的样本显示，与捕鱼有关的垃圾较多。研究人员在研究渔业和其它人类活动与宏观和MPs平均浓度的相关性发现碎片的浓度和类型随活动的类型而变化。

2.6 自然灾害，其它活动和塑料垃圾

其它一些因素和活动，比如工业化、拆船业、洪水等自然灾害和潮汐事件，也对海洋杂物产生了影响。拆船厂等行业产生大量固体废弃物，如果不对这些废物进行管理，最终可能会导致海洋环境污染。

在研究塑料颗粒风化的羰基指数值、表面降解特征、表征及其与季节的相关性后发现季风和洋流是果阿海岸MPs沉积的驱动力，这些沉积的主要来源可能是海洋。

洪水发生后MPs的丰度增加三倍，这表明洪水期间大量新的MPs被河流从陆地冲刷下来。风和洋流是MPs从海洋向海滩运移和沉积的驱动力。

2.7 聚合物类型，重金属和其它有毒化学物质的研究

暴露在MP或者累积有害有机和无机污染物的MPs之中，可能会对鱼类造成健康问题。毒性可以通过食物链传递给其它动物或人类。在实验室进行的毒理学研究和在环境中的实际意义仍然是一个争议点。对各种淡水和海水环境(包括海滩的沙子、沉积物、水源、盐和几种水生物种)进行研究，揭示了塑料的各种类型，比如纤维、碎片、线、绳、颗粒、珠状和来自PE、PP、PA、PS、PVC、PET、纤维素、人造丝、尼龙、丙烯酸、离聚物、聚酯等任意形状的塑料碎片。

由于各种人为活动影响，比如污水处理，采砂，还有塑料垃圾的处理，这使CO₂、BOD、TSS、NH₃、NO₃等指标偏离正常值，对海洋生态系统造成负面影响。

3 综述观点

由于MPs无处不在，因此，急需一个全球协调一致的行动计划，来减少水生环境的塑料垃圾和 MPs。本综述提出了以下意见，在今后进行调查时可以参考这些意见。

1 ）循环再利用(推行循环经济及可持续发展模式)

塑料可以为循环经济做出重大贡献。聚合物特有特点—可回收性，可以使循环再利用得以实现。通过传播环保意识、建立海上收集站、废物处理、回收设施以及提供激励措施，塑料垃圾的回收利用潜力巨大。这些措施除了可以减少垃圾和最大限度的利用资源外，还可以为当地社区提供机会和收入来源。

2）制定政策

一些国家比如美国、加拿大、英国和欧洲国家已经规定禁止在消费品中使用MPs 。可以制定政策来识别和减少污染源(通过让行业利益相关者参与)，清除垃圾以及通过建立基础设施来改善废物管理系统。

在印度，与渔业有关的法律法规包括《印度渔业法》(1897年)，该法案主要惩罚用毒药和炸药杀死鱼类的行为。还有《环境(保护)法》(1986年)，针对所有与环境有关的问题。还包括《水(预防和控制污染)法》(1974年)和《野生动物保护法》(1972年)。为了解决塑料废弃物管理问题，印度政府发布了《2011年塑料废物(管理和处理)规则》，随后，在2018年进一步修订。

3）自然资源利用和产品创新

尽可能使用天然材料代替塑料微粒。生物可降解塑料的开发和使用是未来的主要选择。

4）生态毒理研究

通过食物链MPs 很容易的从一个营养级传递到另一个营养级(包括人类)。MPs和纳米塑料的潜在生态毒理学效应还在研究中。本文综述了MPs、纳米塑料及相关污染物的毒理学相互作用及其影响。

5）陆地生态系统研究

大部分关于MPs的报告来自海洋系统。内陆淡水资源中MPs及其对生物影响的研究较少。

6）橡胶塑料微粒

在现有的文献中，很少把橡胶颗粒作为MPs。从环境角度来看，普通塑料和弹性体或橡胶之间没有区别，因此橡胶颗粒(比如轮胎灰尘)应被看作为MPs。

7）吸附-解吸和淋洗动力学

MPs会通过多种方式释放有毒化学物质。释放的有毒化学物质的规模和对水生生物和人类的潜在影响仍是未知的。需要通过研究了解一些机理，包括有毒添加剂的淋洗机理；添加剂的降解及其影响；回收的MPs 及其淋洗行为；MPs在人体组织中的吸附及其潜在效应；生物积累、食物链传递等。

4 研究空白

应集中在以下几个方面进行进一步研究：

a）目前的标准还不统一，需要统一的国际标准。在系统采样、收集、空间和时间隔离、提纯、方法、报告等方面存在差异，因此，结果不能轻易比较。b）需要可靠和统一的方法来测量 MPs 的丰度和分布，来确定其成分。c）从淡水和沉积物等环境样品中提取MPs，特别是微小纤维的方法需要进一步研究。d）纳米塑料的取样和分析方法尚未建立，所以目前无法获得关于它们的存在及其影响的资料。e）相关协议需要进行标准化以确定鱼肉中MPs的数量。f）供人类食用的鱼类中的“微塑料是一种食物危害”及其在鱼类中的限量，有必要进行风险分析。g）有必要开发一种适用于污染环境中MPs的清除或回收技术。

结论

综述表明塑料碎片存在于整个印度的生态系统，包括海洋和淡水资源、沉积物、海滩、盐和包装饮用水。除了鱼类和其它水生物种受到污染外，红树林和珊瑚等生物群也受到影响。近十年来，墨西哥湾的活珊瑚覆盖面积呈下降趋势。虽然已经立法，但过去几年塑料垃圾的增加已经影响了资源，在维姆巴纳德等一些地区，渔业捕捞量大幅下降。虽然在不同沿海地区已经开展研究，但是一些邦，如西孟加拉邦、奥里萨邦和安得拉邦的部分地区、马哈拉施特拉邦、卡纳塔克邦和古吉拉特邦尚未完全研究。大部分数研究集中在海滩上的塑料垃圾，对鱼类、其它物种、河流系统、湖泊和毒理学影响的研究较少。应对塑料碎片的来源及其流动情况进行研究，特别是在淡水环境和生物群中。印度是塑料消费的主要国家之一，也是渔业和水产养殖的收获国，因此需要重视和研究MP污染及其生态影响问题。

塑料需要几百到几千年的时间才能降解，与天然材料不同，大多数传统塑料在露天环境中是无法生物降解的。通过光、物理和生物降解过程，它们会非常缓慢的分裂成小颗粒。研究人员对印度各地相关领域所做的工作进行评估，讨论塑料碎片的取样、分离和量化所采用的方法，为将来的研究提供基础。