《Marine Environmental Research》：Characterization and potential risks of microplastics in marine mollusks using the laser direct infrared (LDIR) technique
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微塑料污染对沿海贝类的影响及LDIR光谱检测研究，采用LDIR成像技术分析烟台沿海10种贝类的微塑料污染，发现平均含量7.55±4.87个/g，肉食性贝类Buccinum undatum污染最高（PHI 2115），纤维和<50μm颗粒占主导（聚乙烯为主）。通过生物特征与微塑料相关性分析，揭示大型贝类含量较低，并估算人类年摄入量24680个，提示显著健康风险。
贾腾|赵双|赵建民|王东宇|李家深|方燕|王青|赵玉婷
中国科学院烟台海岸带研究所海洋生物资源高效利用研发中心，中国烟台，264003
摘要
海洋环境中的微塑料（MPs）污染日益严重，尤其是在采集供人类食用的软体动物的地区。本研究利用激光直接红外（LDIR）成像技术，调查了从烟台沿海水域采集的软体动物中的微塑料污染情况及其潜在风险。软体动物软组织中的微塑料平均含量为7.55 ± 4.87个/克（湿重）。食肉性物种Buccinum undatum的微塑料负荷最高，这可能是由于生物放大作用所致。Spearman相关性分析显示，微塑料含量与软体动物的生物学特征之间存在负相关关系，表明体型较大的个体含有较少的微塑料。纤维（52.63%）和小于50微米的颗粒（76.19%）是微塑料的主要成分，其中聚乙烯是最常见的聚合物。聚合物危害指数（PHI）值为2115，属于高风险水平（V级）。据估计，通过食用软体动物每年每人摄入的微塑料数量为24,680个，这引发了潜在的健康担忧。本研究为了解软体动物中的微塑料污染及其潜在风险提供了关键数据。
引言
微塑料（MPs）污染已成为一个全球性的环境问题，对海洋生态系统造成了严重影响。微塑料被定义为直径小于5毫米的塑料颗粒，来源多样，包括大块塑料的降解产物、个人护理产品中的微珠以及纺织品中的合成纤维（Sun等人，2021年；Xu等人，2020年）。这些颗粒在海洋环境中普遍存在，不仅在表层水域和深海沉积物中能被检测到，甚至在极地地区也有发现（Zhang等人，2019年；Zhao等人，2024年）。
微塑料的环境影响是多方面的。它们可以作为有害化学物质的载体，如持久性有机污染物（POPs）、重金属和内分泌干扰物（Iqbal等人，2022年；Menéndez-Pedriza和Jaumot，2020年）。海洋生物摄入微塑料可能导致物理损伤，例如消化道堵塞、进食量减少以及生长和繁殖能力下降（Wright和Kelly，2017年；Teng等人，2021a，2021b）。此外，微塑料通过食物链的传递对更高级别的生物（包括人类）构成潜在风险（Huang等人，2021年）。
由于软体动物（如贻贝、蛤蜊和牡蛎）具有滤食习性，因此它们特别容易受到微塑料污染。这些生物不断过滤大量海水以获取食物，从而无意中摄入了水柱中的微塑料（Lam等人，2023年；Teng等人，2019年；Zhao等人，2024年）。研究表明，软体动物的组织中会积累大量微塑料，这可能损害它们的健康和功能。例如，微塑料的摄入会导致物理损伤、免疫毒性、氧化应激增加，降低进食效率，并使能量分配用于应对机制而非生长和繁殖（Chen等人，2024b；Yuan等人，2024年）。此外，由于软体动物是人类食物的主要来源，它们体内存在微塑料引发了食品安全和公共卫生的重大问题（Zhang等人，2020年；Chen等人，2024a；Zhao等人，2024年）。
最近的研究表明，世界各地的软体动物中普遍存在微塑料。例如，欧洲的研究证实了自然栖息地和商业来源的贻贝中都含有微塑料，说明这些污染物容易进入消费者的食物链（Tun?elli和Erkan，2024年；Malloggi等人，2024年）。除了欧洲，在亚洲多个地区也报告了严重的微塑料污染情况，包括中国，研究发现沿海双壳类动物中的微塑料浓度很高，这凸显了人口密集和工业化地区问题的严重性（Teng等人，2019年；Lyu等人，2024年）。在泰国的Mun河（Labcom等人，2024年）和印度西南海岸（Nikhil等人，2024年；Abisha等人，2024年）的软体动物中也检测到了高浓度的微塑料。此外，美洲的研究在大西洋和太平洋沿岸的重要物种（如牡蛎和蛤蜊）中也发现了微塑料（Rojas-Jimenez等人，2022年；Minder等人，2023年）。同样，在南半球（包括澳大利亚、南非和南美洲）进行的研究也发现本地软体动物种群中存在微塑料，表明没有任何地区完全不受这种污染物的影响（Staichak等人，2021年；Woods等人，2018年；Sparks等人，2023年；Ribeiro等人，2025年）。
以往关于生物体内微塑料的研究主要依赖于傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱等方法（Araujo等人，2018年；Teng等人，2023年；Trani等人，2023年；Sui等人，2024年）。然而，这些传统方法存在显著局限性。它们不仅需要复杂的样品制备过程，增加了污染风险（Othman等人，2023年），而且对于检测小于100微米的微小颗粒的能力有限，可能导致微塑料含量的低估（Othman等人，2023年；K?ppler等人，2016年）。激光直接红外（LDIR）光谱作为一种新型分析工具，具有高分辨率、高灵敏度和自动化等优点，简化了样品制备过程，有效降低了污染和样品损失的风险（Ourgaud等人，2022年；Ghanadi等人，2024年；Pagliaccia等人，2025年）。然而，其在海洋生物中检测微塑料的应用仍然较少。本研究是首次全面应用LDIR光谱技术分析烟台沿海水域多种软体动物中的微塑料。该方法不仅显著提高了对小至20微米颗粒的检测精度（Chandran和Veerasingam，2025年），还通过自动化的高通量分析确保了数据的可靠性（Whiting等人，2022年）。
因此，本研究利用LDIR光谱技术系统地分析了从烟台沿海水域采集的各种软体动物中的微塑料。具体目标包括：（1）定量和表征微塑料的含量、大小、颜色、形状和聚合物类型；（2）研究具有不同生态特征的软体动物之间微塑料积累的差异；（3）阐明微塑料含量与宿主生物特征（如壳高、壳长和湿重）之间的关系；（4）通过聚合物危害指数分析和饮食暴露估算评估潜在的人类健康风险。这项研究将为评估该地区海洋生物中的微塑料污染状况提供可靠数据，从而有助于全面了解微塑料的环境和健康影响。
样本采集
样本采集于2023年11月，以确保对该地区的全面分析。采样地点位于北纬36°16′-38°23′、东经119°34′-121°57′范围内，涵盖了各种人为压力因素，包括主要工业排放源、高密度水产养殖区和城市河口。共采集了100个样本，代表10个物种（每个物种10个个体），包括Neverita didyma、Chlamys farreri、Mactra chinensis等。
微塑料含量
我们的研究在从烟台沿海水域采集的软体动物软组织中检测到总共2800个微塑料颗粒，平均含量为7.55 ± 4.87个/克（湿重），每个个体平均含有28 ± 10.99个微塑料（表2）。与其他使用LDIR方法的研究相比，Lin等人（2024年）在中国沿海地区的牡蛎中发现的微塑料平均含量为6.64个/克（湿重），与我们在烟台双壳类动物中的发现一致。
结论
本研究揭示了烟台沿海水域软体动物中微塑料的严重污染情况，表明需要立即采取行动，结合LDIR技术进行微小颗粒检测、生物特征分析和风险评估。值得注意的是，食肉性腹足类动物Buccinum undatum的微塑料负荷最高，这强烈支持了摄食行为在微塑料积累动态中起关键作用的假设。
作者贡献声明
贾腾：撰写初稿、软件开发、实验设计、资金筹集、数据分析。赵双：数据可视化、软件应用、方法论设计。赵建民：撰写、审稿与编辑、资金筹集。王东宇：软件应用、方法论设计。李家深：软件应用、方法论设计。方燕：方法论设计、概念框架构建。王青：撰写、审稿与编辑、项目监督、资金筹集、概念框架构建。赵玉婷：软件应用、方法论设计。
资金支持
本研究得到了国家自然科学基金（42306180，42176161）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
