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科研進展

水生所研究揭示地理區域和空間尺度在評估微塑料污染特征中的重要性

發表日期:2023-05-11劉倩、王標、熊雄來源:水生生物研究所放大 縮小

  微塑料是近年來廣受關注的一類新污染物。不同于傳統有機污染物,微塑料是多種不同形狀、大小、顏色和聚合物類型顆粒的集合體,在其自身性質和環境外力的作用下在水環境不同介質間遷移轉化。從這一角度看,微塑料和水中浮游生物群落具有很高的相似性。此前有研究團隊提出了“微塑料群落(Microplastic Community)”的概念,應用群落生態學中的研究方法來研究環境中微塑料的污染特征和空間差異。但“微塑料群落”概念的應用大多在全流域乃至全國等較大空間尺度,缺少這一概念在不同空間尺度和地理區域上應用效果的對比。

  中國科學院水生生物研究所吳辰熙研究員團隊近期將“微塑料群落”研究的方法應用于我國湖北省和祁連山地區這兩個社會經濟發展水平不同的中等空間尺度地區,分別研究了上述兩個區域的微塑料污染特征的空間差異和影響因素。

湖北?。ㄉ蠄D)和祁連山(下圖)“微塑料群落”在不同區域的差異

  針對湖北省20個重要河湖水體的微塑料污染特征的研究表明,河流中的微塑料豐度顯著高于湖庫,微塑料豐度與采樣點距離居民區的距離呈顯著負相關。但基于不同微塑料特征計算的“微塑料群落”組成在不同水體間并沒有顯著性差異。將調查樣點按照地理區域劃分為鄂西山地和江漢平原后,兩個區域的“微塑料群落”組成表現出顯著性差異。祁連山河流中雖然也發現了微塑料的普遍存在,但祁連山地區嚴格的保護措施和低強度的人類活動使其微塑料的豐度保持在較低的水平。不同河流之間微塑料豐度和“微塑料群落”組成也沒有顯著差異。

  前人的研究發現,在大空間尺度上,“微塑料群落”的相似性隨樣點間的距離增加而顯著降低。但在湖北省和祁連山的兩項研究中,空間距離都沒有表現出與“微塑料群落”相似性距離間的強相關性。在湖北省的研究中,以土地利用計算的環境距離顯著降低了“微塑料群落”的相似性;而在祁連山的研究中,沒有任何環境距離指標表現出了對“微塑料群落”相似性的影響。

  上述研究結果表明,在中等空間尺度上,相對于空間距離,不同土地利用類型帶來的來源差異會對微塑料污染特征產生更大影響,而在類似祁連山這樣人類活動強度較低的區域,全域“微塑料群落”的相似性說明它們可能都是來自于大氣傳輸過程?!拔⑺芰先郝洹备拍羁梢宰鳛槲⑺芰县S度的補充,成為定量評估不同區域微塑料來源差異的重要手段。同時這兩項研究的結果與前人研究的對比也揭示了研究區域和空間尺度在“微塑料群落”分析中的重要性。

  相關研究近期以《Spatial analysis of the influence on “microplastic communities” in the water at a medium scale》和《Homogenization of microplastics in alpine rivers: Analysis of microplastic abundance and characteristics in rivers of Qilian Mountain, China》為題,分別發表在環境科學領域重要期刊《Science of the Total Environment》和《Journal of Environmental Management》上。水生所碩士研究生王標、博士研究生劉倩分別為這兩篇論文的第一作者,熊雄副研究員為通訊作者。這兩項研究得到湖北省生態環境科學研究院和祁連山國家公園青海省管理局的大力支持。

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