上海市松江地區河道微塑料分布特征

鄭 亮，劉一萌，李曉辰，曹譯文，陳宜昊，唐潔君，隋延鳴，

（1.中國水產科學研究院東海水產研究所，上海 200090；2.鹽城工學院，江蘇鹽城 224001；3.上海市松江區第七中學，上海 201600）

塑料制品以其價格低廉、質量輕、使用方便等特點被人們廣泛使用［1］。統計表明，全球塑料的年產量已經達到2.8×108t［2］。由于分解周期長，被廢棄的塑料會長期留存在環境中形成塑料垃圾［3-4］。塑料碎片根據直徑大小可以分為：中（＞5 mm）、大（＞20 mm）和超大（＞100 mm）等級別，直徑小于5 mm的塑料碎片通常被定義為微塑料。因為微塑料體積微小，可以被多種生物攝食，所以對生物健康危害巨大［5-6］。最新研究表明，自1997年到2015年的近20年時間里，攝食或被微塑料污染脅迫的生物已經從267種增加到557種，數量增長了1倍多［7］。微塑料很難被生物分解，其被生物體攝入后會通過食物鏈在各營養級之間傳遞，最終進入人體，危害人類健康［8-9］。因此，了解環境塑料碎片的來源、分布以及去向刻不容緩，有助于針對日益增長的塑料污染風險制定有效的防控措施。

目前，關于海洋系統中微塑料的研究較多［10-13］。據統計，海水中微塑料的濃度可以達到8 277個·L-1［14］。微塑料在洋流的作用下會遷移擴散至全球［15］，因此無論是在河口、近岸等人類活動頻繁的區域，還是在兩極、深海等人跡罕至的地區都發現了微塑料的存在［3］。與海洋微塑料研究相比，內陸水系中微塑料研究起步較晚。雖然已有調查表明淡水水系水體表層水樣中有微塑料存在，但是因為研究區域范圍有限，數據量仍顯不足［16］。因此需要調查不同區域以獲得更多的有效數據，對內陸水系微塑料污染總體現狀進行評估。

我國對內陸水系微塑料調查研究尚較少見，相關研究集中于城市河流水表微塑料來源及季節性變化等［17-19］。上海位于長江三角洲地區，地處中國東部、長江入海口，東臨東中國海，界于120°52′～122°12′E、30°40′～31°53′N之間。是我國國際經濟、金融、貿易、航運、科創中心，人口稠密，人類活動強度大。全市下轄16個區，其中松江區位于上海市西南部，主要河流有流貫南境的黃浦江，以及淀浦河、泗涇塘等。松江區東北部距市區約40 km，工業、農業、旅游業均較為發達，支柱產業多樣化［20］。故本次調查以松江區為研究區域，采用浮游生物網富集的方式分別對松江區流經工業區、居民生活區、農業區的4條典型河流進行了現場采樣分析和實驗室檢測，利用體式鏡鏡檢和拉曼光譜法鑒別不同河流中微塑料的含量、種類、大小等參數，初步分析上海松江地區河道微塑料分布特征及其成因，以期為城市內河的微塑料現狀評估積累基礎數據，并為進一步防控城市河道水系微塑料污染打下基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區域

分別選取松江區典型商業區、老城生活區、農田區、工業園區附近的4條主干河道，由東向西分別為洞涇港、通波塘、沈涇塘、油墩港河道（表1）。

1.2 樣品采集

調查于2020年6月進行。由于河水中泥沙、藻類太多，孔徑太小極易堵塞。經過預實驗，115 μm孔徑比較適合河水環境，既能夠捕獲微塑料又能夠正常使用。故本次調查采用115μm孔徑浮游生物網采集河水樣品，將生物網口流量計固定在浮游生物網網口，用于測定流經生物網的河水徑流量數據。目測水流方向，將浮游生物網逆流放置在水面下方30 min，以便增大流經過濾網的樣本數量。30 min后，將富集器內水倒入玻璃瓶內，并使用蒸餾水沖洗富集器，在收集好水樣的玻璃瓶上貼好標簽。

1.3 樣品處理

用蒸餾水配置500 mL KOH溶液（水與KOH質量比＝10∶1）。將KOH溶液與水樣按照體積比1∶1混勻，置于雙速恒溫振蕩器中，設定溫度為60℃。振蕩時間大于24 h，根據消化程度確定具體時間，直至消化完成。

稱取360 g NaCl（化學純），加入蒸餾水配置成1 000 mL NaCl飽和溶液，與消化好的水樣按照體積比1∶1混勻。使用循環水真空泵對水樣進行抽濾：1）用鑷子將碳酸纖維膜放置在真空杯和漏斗之間，有網格的一面向上，用固定夾將真空杯和漏斗固定；2）將水樣倒入漏斗中，打開真空泵開關，開始對水樣抽濾；3）水樣抽濾完成后，打開固定夾，移走漏斗，用鑷子將碳酸纖維膜取出，放入玻璃培養皿中。將盛有碳酸纖維膜的玻璃培養皿放入烘箱中，設定溫度60℃。烘烤3 h后待測。

表1 松江區河道采樣點Tab.1 Sampling sites

1.4 微塑料觀測

將標尺放入裝有微塑料樣本的玻璃培養皿中，將培養皿置于體式鏡下觀察微塑料大小、數量、種類，并逐一記錄。對于無法明確判斷的微塑料種類，將塑料顆粒置于顯微共聚焦激光拉曼光譜儀（Renishaw inVia，英國雷尼紹公司）分析，激光波長785 nm，功率＜10 mW，50×長焦物鏡，光柵1 200 L·mm-1，曝光時間10 s，波數120～3 200 cm-1，4次掃描，將掃描后的光譜圖保存，根據波峰的位置進行人工辨別與分析，確定其是否為塑料［21］。如果是，則根據能譜圖進一步判斷微塑料的種類。

1.5 數據處理

采用Excel 2016進行數據統計分析和繪圖。

2 結果與討論

2.1 松江河道中微塑料數量分布

在松江河道中觀察到的微塑料含量分布如圖1所示。松江河道表層水中微塑料含量為2～5個·m-3，4個河道中微塑料平均含量為3個·m-3，在這4條河道中微塑料含量按照由高到低的排列順序為：洞涇港＞沈涇塘＞通波塘＝油墩港。對測得的微塑料含量和徑流量做相關性分析發現，河道水徑流量和微塑料濃度之間存在線性負相關（R2＝0.81，P＜0.05）（圖2）。說明在水流較快的條件下，微塑料更容易被水流清除［22-23］。

圖1 不同采樣點微塑料濃度Fig.1 M icrop lastics in different rivers

圖2 河道徑流量與微塑料含量之間的關系Fig.2 Relationship between river runoff and m icrop lastic concentration

CHEUNG等［17］研究發現香港林村河中微塑料平均含量為1.3個·m-3，松江4條河道中的平均微塑料含量與其在一個數量級上，微塑料含量較低。研究表明城市河道中的微塑料受到降雨等因素的影響，濃度下降的很快［17］。本次調查在6月進行，正是上海地區多雨季節，可能是本次測得微塑料含量較低的自然影響因素。羅文雅［24］對上海地區不同級別流域的微塑料污染特征做了較為系統的研究，涉及43個采樣站點，其中最低值出現在蘇州河水域為0.08個·L-1，仍高于松江河道微塑料的最高值。微塑料豐度與距市區中心的距離呈負相關。通常更靠近市中心區域的人口密度更高、人類活動強度更大，微塑料含量更高。從地理位置上看，松江地區較蘇州河流經區域距上海市中心距離更遠，因此松江區域的微塑料含量較市區更低。此外，松江地區地處黃浦江上游，受人類活動干擾較少。而且松江地區近年來對河道污染清理力度較大［25］。研究表明［15］，采樣方法對微塑料測定結果有較大的影響，而本研究實際采樣使用的生物網孔徑較大。這些因素都是松江地區河道中微塑料含量較低的原因。

2.2 松江河道中微塑料的來源及種類

松江河道4個采樣站點微塑料的主要種類、粒徑尺寸和流經功能區狀況見表2。在實際采樣中，采樣站點附近無明顯工業或生活排污口。微塑料尺寸范圍為0.5～5.0 mm，屬于大粒徑微塑料，為剛生成的微塑料［26］。從微塑料的種類看，多為塑料袋、一次性杯子、餐盒、礦泉水瓶、發泡塑料、纜繩纖維、塑料纖維等人類活動廢棄物。加上微塑料在水環境中較為穩定，不易發生破碎和降解，因而產生的微塑料主要為大粒徑微塑料［26］。

調查中發現，流經商業區的洞涇港微塑料主要來源于生活日常中常見的塑料制品。采樣站點對面河岸是餐飲一條街，不少商鋪為節約人力成本直接將塑料制品或含有塑料制品的垃圾用水傾倒進河道中，致使塑料制品流入河道。此外，還有部分商家將一次性碗筷及塑料置物箱、塑料洗菜盆等堆放在臨河區域。破損塑料物品隨雨水流入河道，也產生了塑料污染。流經生活區的通波塘水流方向由南向北，上游主要是住宅區，樣品中微塑料主要來自日常生活，如塑料購物袋、泡沫盒和家電包裝等。這些物品由于使用后露天堆放或隨意丟棄等不當的處置方式，在大風、雨水等作用下進入河道水體。流經農田區的沈涇塘取樣點靠近華亭湖。沈涇塘與華亭湖連通，湖岸邊常年有人垂釣，其間使用的塑料袋、快餐盒等塑料制品可能為水樣中微塑料的主要來源。流經工業區的油墩港位于松江西部小昆山鎮境內，取樣一側為農田和樹林，對面河岸是新建的住宅小區。取樣時水流流向為由北向南，上游以農田為主。水樣中微塑料主要以絲狀塑料為主，來源應是船舶纜繩磨損出的碎屑，也有農業生產中常用的白色編織袋碎屑。此外，由于調查區域位于工業區，微塑料也有可能來源于工業產品運輸時所用的包裝、大型車輛運輸的遮布以及生產原材料的大型包裝袋等。因此塑料纖維的含量較多。

表2 各河道中微塑料種類、大小Tab.2 Classification and size of m icrop lasctics in different rivers

3 小結

通過此次調查可知，在遠離上海市中心的松江地區4條主要河道中的微塑料含量為2～5個·m-3，微塑料污染程度較低。微塑料粒徑在0.5～5.0 mm范圍內，屬于剛形成的大顆粒微塑料。微塑料來源主要為生活中的棄置塑料垃圾或工農業生產中的塑料包裝的磨損。在河水徑流量較大的河道中微塑料含量更低。本研究結果可以豐富我國城市河道中微塑料調查數據，并為城市水體微塑料污染防控打下基礎。