《Regional Studies in Marine Science》：Potential ecological risk from microplastics and additives in the environment and mangrove-associated oysters: The case of a Ramsar coastal lagoon in the Gulf of Mexico
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本研究聚焦墨西哥湾一处拉姆萨尔湿地——坦帕马乔科泻湖系统，针对微塑料及其添加剂污染这一新兴环境问题，创新性地将塑料添加剂纳入生态风险指数评估体系。研究发现，尽管污染负荷指数显示风险较低，但结合添加剂毒性后，微塑料诱导风险指数与潜在生态风险指数均揭示出水体存在极端生态危险，凸显了在风险评估中综合考虑聚合物与添加剂的紧迫性与重要性，为海岸带污染物综合治理提供了科学依据。
在全球塑料年产量高达约4亿吨的背景下，大量塑料废弃物被不当处置并进入自然环境。这些塑料聚合物中含有超过50%的添加剂，它们并非化学键合而是物理结合于塑料结构中，在环境风化作用下，塑料会破碎成1微米至5毫米的微塑料颗粒，同时添加剂也会随之释放。这些添加剂可能对生物体产生毒性效应，构成生态风险。因此，对微塑料的生态风险评估不应仅考虑聚合物本身，还需涵盖其添加剂，以提供更全面、真实的评价。热带河口与红树林相连，常形成具有高生产力的沿海泻湖系统，提供广泛的生态系统服务。然而，这些区域也是各类污染物（包括微塑料）的汇集地。红树林独特的根系结构使其能有效拦截颗粒物，包括微塑料，成为微塑料的“汇”。作为典型的滤食性生物，红树林相关的牡蛎会无意中摄入环境中的微塑料和添加剂，从而成为环境质量的生物监测器，其食用也存在人类摄入微塑料的潜在风险。
本研究以墨西哥湾的坦帕马乔科河口-泻湖系统为研究区，该区域面临城市、热电厂及港口运营等多重人为压力。研究于2023年旱季和雨季，采集了表层水、中层水、沉积物以及野生和养殖牡蛎样本，通过密度悬浮分离、过氧化氢消化、过滤及μFTIR光谱分析等技术，提取并鉴定了微塑料和添加剂的丰度、空间分布及聚合物类型。研究进一步计算了污染负荷指数、微塑料诱导风险指数和潜在生态风险指数，并首次将塑料添加剂纳入后两者的计算中，以更全面地评估生态风险。
研究的关键技术方法包括：使用浮游生物网采集表层水样，玻璃瓶采集中层水样，不锈钢柱状采样器采集沉积物，并收集附着于红树根部的野生牡蛎和养殖场的养殖牡蛎；通过密度悬浮法结合过滤从沉积物中提取微塑料，通过过氧化氢消化结合过滤从牡蛎组织中提取微塑料；利用μFTIR光谱仪随机对20%的疑似微塑料颗粒进行化学鉴定，以确定聚合物和添加剂类型，光谱与Open Specy塑料谱库比对，匹配阈值>70%；使用Kruskal-Wallis检验等非参数统计方法分析数据差异，并计算生物累积因子和多种生态风险指数。
研究结果
3.1. 微物品的形状、颜色、大小、聚合物和添加剂类型
在所有基质和季节中，纤维是主要的形状。颜色方面，表层水以蓝色为主，中层水、沉积物和牡蛎则以透明为主。微物品的 predominant 尺寸小于1毫米。共鉴定出11种微物品类型，包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙6、聚酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇、聚四氟乙烯和聚丙烯腈。不同基质中的优势聚合物类型存在差异。
3.2. 环境与牡蛎中的微物品
微物品负荷在所有基质中均呈现表层水 < 中层水 < 沉积物 < 牡蛎的递增趋势，表明微物品在泻湖系统中的沉降及其在牡蛎中的生物累积。除中层水外，沉积物和牡蛎中的微物品负荷在旱季显著高于雨季。
3.3. 分区
根据理化参数，研究站点在旱季和雨季均可分为两组：河流站点组和泻湖内部及海滩站点组。泻湖内部站点在旱季可进一步细分，而在雨季则合并为一组。理化参数显示，河流站点盐度等较低，而泻湖内部站点较高，存在明显的环境梯度。
3.4. 各站点环境基质中的微物品
北滩站点在表层水中微物品负荷最高。中层水微物品负荷在雨季以北滩和拉马塔最高，在旱季以拉巴希塔和导航通道最高。沉积物中的微物品负荷在旱季高于雨季，图斯潘河站点在两地季均最高。
3.5. 牡蛎中的微物品
在旱季，所有牡蛎个体中均检出微物品，发生率为100%；雨季为75.34%。牡蛎中微物品负荷在旱季显著高于雨季。在旱季，导航通道和拉巴希塔站点的牡蛎微物品负荷最高。野生和养殖牡蛎之间以及牡蛎胃肠道与其余软组织之间的微物品负荷均无显著差异。
3.6. 生物累积因子
计算表明，牡蛎对微物品的生物累积主要来自中层水，其生物累积因子值大于1，表明存在生物累积。相对于中层水的生物累积因子高于相对于沉积物的生物累积因子。
3.7. 生态指数
污染负荷指数在所有基质和区域均显示为轻微风险等级。然而，当计算包含添加剂毒性的微塑料诱导风险指数时，风险等级升至极端危险。潜在生态风险指数则因基质而异，表层水和中层水为极端危险，沉积物为高风险，而牡蛎的风险等级在旱季为轻微至中等，在雨季为轻微。
研究结论与讨论
本研究证实坦帕马乔科泻湖系统存在微塑料及添加剂污染。微物品在环境基质中的分布呈现从水体向沉积物沉降的趋势，并在牡蛎中生物累积，其负荷和分布受季节（水文气象条件）和空间位置（水动力条件）显著影响。最关键的研究发现在于生态风险评价：传统的污染负荷指数低估了风险，而将高危害评分的塑料添加剂纳入评估框架后（通过H指数和PERI指数），揭示出特别是水环境基质存在从高到极端的生态风险。这强调了在微塑料生态风险评估中综合考虑添加剂毒性的极端重要性，避免了风险低估。研究为墨西哥湾沿岸拉姆萨尔湿地的微塑料污染及其生态风险提供了重要的基线数据，对海岸带环境管理、水产食品安全和生态系统保护具有重要启示。未来的监测和风险评估必须明确考虑塑料添加剂的影响，并从源头上加强固体废物管理以减轻此类污染。
