《Journal of Hazardous Materials》：Microplastic and nanoplastic accumulation in fish from Luzhou range of the upper Yangtze River: trophic level and living water layer as key drivers
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微塑料和纳米塑料在长江上游Luzhou段41种鱼类肠道中的分布、丰度与风险等级研究。微塑料丰度（7.17-606.67 items/g）与鱼类营养级正相关，底栖鱼高于浮游鱼，潜在危害指数（PHI）达6172.05，纳米塑料（PA66、PVC）首次检出。揭示该区域鱼类微/纳米塑料污染特征及生态风险，为保护濒危鱼类提供依据。
Miling Ran | Zhongyi Wang | Yuxin Fan | Mian Li | Xiaodong Wang | Chuang Zhou | Zhaobin Song
教育部生物资源与生态环境重点实验室，四川大学生命科学学院，中国成都610065
摘要
由于微塑料（小于5毫米）和纳米塑料（小于1微米）的体积小且具有持久性，它们成为令人担忧的水生污染物，容易在鱼类体内积累，并可能损害其生理机能。了解这些污染物的吸收情况对于评估长江上游的生态风险至关重要。本研究使用激光直接红外（LDIR）成像技术检测了泸州地区41种鱼类体内的微塑料，并通过热解气相色谱-质谱（Py-GC-MS）技术定量分析了五种鱼类体内的纳米塑料。氟橡胶（FKM）是鱼类体内最主要的聚合物（占31.30%）。鱼类肠道中的微塑料含量差异很大，从Xenocypris davidi的7.17个/克到Silurus asotus的606.67个/克不等。微塑料的含量与鱼类的营养等级呈正相关（皮尔逊相关系数r = 0.35，p < 0.05），并且底栖鱼类体内的微塑料含量显著高于浮游鱼类。肠道中微塑料的潜在危害指数（PHI）从Ancherythroculter wangi的4.14到Silurus asotus的6,172.05不等，表明风险等级为I至IV级。研究还证实了鱼类体内存在纳米塑料（PA66和PVC），这凸显了环境与健康方面的严重问题。该研究有助于加深对淡水塑料污染的理解，并为长江上游鱼类的保护提供依据。
引言
由于塑料具有低密度、成本效益高以及耐腐蚀性，因此在各种行业中得到广泛应用[1]。自20世纪50年代以来，全球塑料产量大幅增长，到2019年年产量达到4.6亿吨[2]。塑料的广泛使用和不当管理导致了大量塑料废物的积累，其中一部分最终污染了水生生态系统。这些塑料碎片在水生环境中持续释放微塑料和纳米塑料颗粒，这些颗粒通过水文途径、大气传输和生物媒介在河流[3]、湖泊[7]、高原[10]、海洋[11]、冰川[14]等地区扩散[3]、[4]、[5]、[6]。然而，人类活动频繁的水域中微塑料和纳米塑料的积累量比偏远地区更多。因此，人类活动区域微塑料和纳米塑料污染的广泛分布可归因于高人口密度、发达的塑料工业以及不适当的废物管理措施[16]。
鱼类是水生生态系统的重要组成部分，既是食物链中的关键物种，也是水质和生态系统健康状况的指示器。它们通过摄食活动从环境中摄入微塑料和纳米塑料，这些物质会在肠道中积累。与摄食密切相关的肠道内容物是研究鱼类体内塑料积累的重点。全球不同水生环境中的鱼类肠道中都发现了微塑料的积累现象，包括印度的孟买[17]、几内亚湾[18]、波斯湾[19]、韩国的汉江[20]、中国东海[14]、南海的东京湾[21]以及中国的巢湖[22]。部分摄入的微塑料可能会转移到未直接暴露于外部环境的内脏组织中，而另一些则未被消化并通过水流或粪便重新释放到环境中[23]、[24]。鱼类摄入的微塑料和纳米塑料可能对正常的生理功能产生不利影响，包括摄食、生长、行为、新陈代谢和繁殖[25]、[26]、[27]、[28]、[29]。这些从鱼类体内释放的颗粒还可能在环境中积累，对人类和其他水生生物造成负面影响[30]。
长江上游以其丰富的淡水鱼类生物多样性而闻名，是许多珍稀和特有物种的重要栖息地，其中包括极度濒危的达布里鲟（Acipenser dabryanus）。在这个生态重要区域，长江主干道的泸州段被划为长江上游珍稀和特有鱼类国家自然保护区的核心区域，凸显了其重要的保护价值。然而，泸州地区的密集航运活动和大量污水排放对这一敏感栖息地构成了严重威胁，尤其是塑料污染的引入。尽管塑料污染日益严重，但针对这一关键保护区内鱼类微塑料和纳米塑料污染的具体研究仍明显不足[31]。因此，为填补这一知识空白并评估这些珍贵鱼类种群面临的潜在生态风险，本研究聚焦于泸州地区，旨在：（1）评估该河流域大多数鱼类物种中的微塑料污染情况以及部分代表性鱼类物种中的纳米塑料污染；（2）评估这些塑料对该保护区生态系统的生态风险；（3）了解鱼类生态如何影响塑料的积累。这项研究对于了解这一重要保护区的塑料污染影响以及为有效保护长江上游生态系统提供关键科学数据至关重要。
样本采集
样本采集
2024年5月，从长江泸州地区的41种野生鱼类中收集了肠道内容物（表1）。鱼类样本来自所有六个采样点，而水和沉积物样本仅来自中游的邵湾（图1）。这些样本共同提供了长江泸州段鱼类微塑料污染的全面概况。鱼类采集使用了刺网，采集工作得到了相关许可。
水、沉积物和鱼类肠道内容物中的微塑料分布
定量分析显示，长江泸州段鱼类体内存在大量微塑料（图2）。共鉴定并表征了33种聚合物类型。河水中的微塑料含量为3.25个/升（20升水中的65个颗粒），沉积物中的微塑料含量为2.35个/克（20克沉积物中的47个颗粒）。在水中，主要的聚合物类型是丙烯酸橡胶（ACR，40.00%）、聚氨酯（PU，13.85%）和氯化聚乙烯（CPE，7.69%）。
长江主干道中的微塑料污染及其来源鉴定
研究表明，微塑料颗粒在全球各种水生生态系统和不同鱼类物种中普遍存在。据报道，中国水环境中的微塑料含量通常在0.008到34个/升之间[7]、[37]、[38]。值得注意的是，亚洲地区的沉积物中微塑料污染尤为严重。最近的研究指出，捕鱼活动可能是微塑料污染的一个潜在来源。
结论
本研究证实，长江上游泸州段的水体、沉积物和鱼类体内广泛分布着微塑料和纳米塑料。鱼类体内的聚合物类型多样性显著高于环境中的多样性。与其他地区相比，泸州地区的微塑料含量和生态风险处于中等水平。具体而言，水中以丙烯酸橡胶（ACR）为主（40%），沉积物中以聚氨酯（PU）为主（27.66%），鱼类体内以氟橡胶（FKM）为主（31.30%）。
环境影响
微塑料和纳米塑料因其微小的颗粒尺寸和高比表面积而成为日益受到关注的环境污染物。本研究调查了长江上游珍稀和特有鱼类国家保护区鱼类体内微塑料和纳米塑料的分布模式。我们还评估了不同物种的生态风险，并研究了水生环境和鱼类营养等级对颗粒积累的影响。
作者贡献声明
Mian Li：正式数据分析。Xiaodong Wang：概念构思。Chuang Zhou：写作——审稿与编辑、概念构思。Zhaobin Song：写作——审稿与编辑、项目管理、数据管理、概念构思。Miling Ran：初稿写作、正式数据分析、概念构思。Zhongyi Wang：正式数据分析。Yuxin Fan：正式数据分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了泸州林业和竹业局（项目编号24H0041、24H1434）的财政支持。
