在加拿大北极地区的鱼类中，鱼类种类、栖息地以及捕捞地点对微塑料污染的影响大于鱼体的质量

《Science of The Total Environment》：Fish species, habitat, and capture location outweigh fish mass as drivers of microplastic pollution in Canadian Arctic fishes

微塑料污染在加拿大北极地区七种淡水鱼中的分布及影响因素研究，分析了435条鱼的胃和肠道样本，发现北方梭鱼微塑料含量最高，且底栖鱼类摄入量显著高于浮游和底栖鱼类。微塑料浓度与周边人口密度正相关，但与鱼体质量无关，为长期监测提供了重要数据。

　　

帕特里夏·L·科科兰（Patricia L. Corcoran）| 凯莉·E·埃文斯（Kelly E. Evans）| 詹妮弗·布莱斯（Jennifer Blythe）| 埃里卡·斯特劳德（Erica Stroud）| 娜塔莉·明达（Natalie Minda）| 科琳·M·沃德劳（Colleen M. Wardlaw）| 贝瑟尼·Y·迪恩（Bethany Y. Dean）| 玛琳·埃文斯（Marlene Evans）| 玛丽·甘伯格（Mary Gamberg）| 莉莎·詹图宁（Liisa Jantunen）| 简·L·柯克（Jane L. Kirk）| 德里克·缪尔（Derek Muir）| 加里·斯特恩（Gary Stern）

加拿大安大略省伦敦市西部大学地球科学系，邮编N6A 5B7

摘要

鱼类是生态系统健康的关键指标，同时也是原住民的重要食物来源。尽管已有研究表明，在极地地区到赤道之间的许多地方，鱼类会摄入微塑料（MPs，即长度小于5毫米的塑料颗粒），但针对北极鱼类中微塑料污染成因的研究却非常少。我们调查了来自加拿大北极地区的7种淡水鱼类的435个胃部及胃肠道样本中的微塑料含量，并分析了这些因素与栖息地、捕捞地点、周边人口数量以及胃部/胃肠道质量之间的关联。经过空白样本和聚合物成分标准化处理后，平均每条鱼体内含有2.22 ± 3.51个微塑料颗粒。北方梭鱼（Esox lucius）体内的微塑料含量最高（平均3.59 ± 5.09个/条），同时该物种中有86%的个体体内含有微塑料；作为底栖鱼类，其微塑料含量显著高于浮游鱼类和底栖鱼类。从大斯莱夫湖（Great Slave Lake）捕获的鱼类体内的微塑料总量也高于其他四个研究地点的鱼类，这可能与该地区人口密集有关。然而，从康沃尔利斯岛（Cornwallis Island）这些人口稀少且偏远地区的鱼类体内检测到的微塑料颗粒浓度却更高，这表明人类活动对微塑料浓度的分布具有影响。我们的研究为长期监测北极鱼类体内的微塑料情况提供了重要基础，因为它涵盖了18个捕捞点上超过400条不同种类的淡水鱼的数据。

引言

微塑料已在加拿大北极地区的多种海洋和陆地环境中被发现（Bergmann等人，2022年）。例如，海洋表层水（Huntington等人，2020年；Liboiron等人，2021年）、深海沉积物（Adams等人，2021年）、海冰（D'Angelo等人，2023年）、积雪（Yu等人，2025年）、淡水（Bourdages等人，2024年）、浮游动物（Huntington等人，2020年）以及鱼类（Hamilton等人，2024年）中都存在微塑料。尽管微塑料在北极各种环境和生物体中的普遍存在令人担忧，但关于其如何在北极鱼类体内积累的研究仍较为匮乏。相关研究指出，微塑料会对生物健康和生态系统造成严重破坏（Chae和An，2017年；Jeong等人，2024年）。大型塑料垃圾在环境中的降解会产生大量微塑料颗粒，这些颗粒可被甚至是最微小的生物体吸收。例如，以浮游动物为食的生物会摄入微塑料（Sun等人，2019年），而捕食这些生物的生物也可能摄入微塑料（Torres等人，2023年）。鱼类通过捕食其他生物或直接从水中吸入/摄取微塑料颗粒。Wootton等人（2021年）对全球相关研究的综合分析显示，在所有被采集并经过适当处理的鱼类样本中，49%含有微塑料，平均每条鱼含有3.5个微塑料颗粒。研究表明微塑料会对鱼类健康产生负面影响（Wang等人，2020年），而鱼类对北方社区的繁荣至关重要。微塑料的影响包括胃肠道堵塞（Lusher等人，2013年）、炎症反应（Kardgar等人，2024年），以及微塑料从消化系统扩散到肝脏和鳃部（Su等人，2019年；Amponsah等人，2024年）。鱼类体内微塑料含量的差异可能与城市污染、物种类型、栖息地、摄食行为、生活水域及体型等因素有关。例如，Milne等人（2024年）认为北美五大湖淡水鱼类体内微塑料含量较高与城市污染有关；Mallik等人（2023年）发现阿拉伯海东北部地区的浮游鱼类体内微塑料含量高于肉食性鱼类；Pereira等人（2020年）发现大西洋东北部的浮游鱼类体内微塑料含量高于底栖鱼类，而Kühn等人（2018年）在北海鱼类中的研究结果则相反。Wardlaw等人（2022年）发现加拿大泰晤士河（Thames River）鱼类体内的微塑料含量与体型呈正相关，但Mancuso等人（2023年）在南极鱼类中未发现这种关联。截至本文撰写时，我们已找到8篇关于北极地区鱼类体内微塑料的研究论文（约北纬66°34′；见表S1）。这些研究调查的鱼类胃部或胃肠道样本数量从9个到160个不等，每项研究通常针对1至5个鱼类物种。其中只有5篇论文区分了微塑料与其他人为污染物（如人工改性的纤维素），同时统计了微塑料颗粒的数量和类型，并通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）或拉曼光谱确认了聚合物成分。在这5篇论文中，只有3篇根据成分分析结果重新计算了微塑料数量（Moore等人，2022年；Zhang等人，2022年；Ding等人，2023年）。由于缺乏统一的方法来处理、分析和报告鱼类体内的微塑料数据，不同研究之间的对比较为困难。此外，鉴于关于北极鱼类微塑料的研究文献较少，且部分研究使用的样本数量有限，进一步的研究对于了解其对食物链及鱼类和生物群落的影响至关重要。 在这项研究中，我们分析了从加拿大北极地区捕获的7种鱼类的435个胃部及胃肠道样本。研究旨在探讨微塑料数量与以下因素之间的关系：1）鱼类物种；2）鱼类体型；3）栖息地；4）周边人口数量。我们预期体型较大的鱼类胃部/胃肠道内微塑料含量会更高，因为体型较大的鱼类通常需要更多的食物，从而可能摄入更多微塑料（McIlwraith等人，2021年；Wardlaw等人，2022年）。同时，我们也假设人口密集地区的鱼类体内微塑料含量更高，因为人类活动会影响淡水中的微塑料浓度（Milne等人，2024年）。最终的数据集有助于揭示影响整个加拿大北极地区鱼类摄入微塑料的主要因素。

鱼类捕捞

2018至2021年间，当地社区或商业渔业使用刺网或带饵的钓线在加拿大三个地区的水域捕获了这些鱼类：育空地区（Yukon，YT）、西北地区（Northwest Territories，NT）和努纳武特地区（Nunavut，NU；见图1；表S2）。这四年的采样涵盖了加拿大北部的广泛区域，收集了多种鱼类样本。通过这项全面的研究，我们确保了数据的质量和多样性。

结果

我们对311个疑似微塑料的颗粒进行了傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析。所有经过FTIR分析的颗粒均被确认为塑料，其中21个（55.3%）为聚乙烯（PE），6个（15.8%）为聚丙烯（PP），4个（10.5%）为醇酸树脂，2个（5.3%）为聚苯乙烯（PS），还有2个（5.3%）为未知塑料，以及各1个为环氧树脂、增塑剂和橡胶（见图2）。在分析的273根纤维中，95根被确认为塑料，其中52根（19.0%）为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），17根（6.6%）为丙烯腈，7根（2.6%）为聚丙烯（PP）。

讨论

本研究独特之处在于提供了数百条淡水鱼类体内微塑料的数量和类型的相关信息。此外，我们还收集了来自加拿大北极地区18个地点的7种不同鱼类的数据，有助于进一步了解控制北极鱼类微塑料污染的主要因素。

结论

本研究通过对鱼类胃部和胃肠道的分析，提供了迄今为止关于加拿大北极地区不同栖息地和地理位置淡水鱼类微塑料污染最全面的评估。在434个样本中，68%的样本检测到了微塑料，平均每条鱼体内含有2.22 ± 3.51个微塑料颗粒。北方梭鱼体内的微塑料含量最高，这表明栖息地，尤其是底栖和近岸环境，是微塑料的重要来源。 作者贡献声明 帕特里夏·L·科科兰（Patricia L. Corcoran）： 起草初稿、监督、资源协调、项目管理、方法设计、调查实施、资金获取、数据分析、数据整理、概念构思。 凯莉·E·埃文斯（Kelly E. Evans）： 文稿审阅与编辑、数据可视化。 詹妮弗·布莱斯（Jennifer Blythe）： 数据分析。 埃里卡·斯特劳德（Erica Stroud）： 数据分析。 娜塔莉·明达（Natalie Minda）： 数据分析。 科琳·M·沃德劳（Colleen M. Wardlaw）： 文稿审阅与编辑。 贝瑟尼·Y·迪恩（Bethany Y. Dean）： 数据分析。 玛琳·埃文斯（Marlene Evans）： 文稿审阅与编辑。 玛丽·甘伯格（Mary Gamberg）： 文稿撰写。 利益冲突声明 所有作者（帕特里夏·科科兰、凯莉·埃文斯、詹妮弗·布莱斯、埃里卡·斯特劳德、娜塔莉·明达、科琳·沃德劳、贝瑟尼·迪恩、莉莎·詹图宁、玛琳·埃文斯、玛丽·甘伯格、简·柯克、德里克·缪尔、加里·斯特恩）均无需要声明的利益冲突。 致谢 这项研究是一项庞大的工作，离不开以下人员和组织的支持：雷苏莱特湾（Resolute Bay）的Debbie Iqaluk在康沃尔利斯岛（Cornwallis Island）的渔业协助和项目指导；雷苏莱特湾的居民、雷苏莱特猎人及捕猎者组织（Resolute Hunters and Trappers Organization）、塔安夸查安委员会（Ta’an Kwach’an Council）的遗产土地与资源团队、Kwanlin Dun第一民族（Kwanlin Dun First Nation）的持续贡献；以及泰安娜·斯坦万德（Tyanna Steinwand）和贝赫乔克（Behchok??）社区的鱼类采集工作。