《Regional Studies in Marine Science》：Microplastic Ingestion and Trait-Weighted Ecological Risk Assessment Framework for Intertidal Invertebrates of the Cox’s Bazar Coast, Bay of Bengal
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微塑料污染对孟加拉湾库克斯巴扎海岸带无脊椎动物的影响评估。研究在15个采样点采集了腹足类、双壳类、螃蟹和藤壶样本，检测到132个微塑料，其中纤维占比81%（聚酰胺48%、聚乙烯42%）。通过FTIR和多项指标（PLI、PHI、IMHI）分析，发现腹足类MP负担和生态风险最高，空间分布存在显著差异。研究首次提出针对无脊椎动物的IMHI综合风险评估模型。
马希尔·塔杰瓦尔（Mahir Tajwar）|努辛·阿克特·蒂莎（Noushin Akter Tisha）|苏布罗塔·库马尔·萨哈（Subrota Kumar Saha）|穆罕默德·萨希杜尔·伊斯兰（Md Sahidul Islam）
美国田纳西州纳什维尔范德比尔特大学地球与环境科学系，邮编37240
摘要
微塑料污染对沿海生态系统构成了日益严重的生态威胁，然而南亚潮间带无脊椎动物在生物体层面的暴露情况和风险仍缺乏充分记录。本研究评估了从孟加拉湾科克斯巴扎尔（Cox’s Bazar）沿岸15个具有地理参考位置的采样点收集到的四种主要无脊椎动物（腹足类、双壳类、螃蟹和藤壶）对微塑料的摄入情况及其生态风险。共从无脊椎动物组织中检测到132个微塑料颗粒，其中纤维占81%，碎片占14%，薄膜占4%，泡沫占1%；白色和黑色颗粒最为常见。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析确认主要聚合物为聚酰胺（48%）和聚乙烯（42%），还有少量聚丙烯和极少量的聚氨酯。多变量分析表明，纤维形态、主要聚合物与特定无脊椎动物种类之间存在关联，同时不同采样点之间的微塑料负荷存在空间差异。生态风险通过污染负荷指数（PLI）、聚合物危害指数（PHI）以及新开发的无脊椎动物微塑料危害指数（IMHI）进行评估，该指数结合了微塑料丰度、聚合物危害性和颗粒特性。结果显示，腹足类的微塑料负荷最高，相关风险评分也最高；而螃蟹和藤壶的暴露程度较低，但成分有所不同。总体而言，这些结果突显了不同物种的微塑料摄入模式，并证明了基于特征权重的指数在评估沿海生态系统生物体层面微塑料风险方面的有效性。
引言
塑料污染已成为21世纪最紧迫和普遍的环境问题之一，对全球水生生态系统产生了严重影响。自20世纪中叶以来，全球塑料产量呈指数级增长，从1950年的约200万吨增加到2019年的4.6亿吨以上，如果当前的生产和废物管理趋势持续下去，预计到2040年这一数字将翻倍（Akindele和Alimba，2021；Gautam等人，2024；Islam等人，2022；Kumar等人，2021）。据估计，每年有1100万吨塑料废物进入海洋环境，其中大部分通过光降解、机械磨损和微生物作用分解成直径小于5毫米的微塑料颗粒（da Costa等人，2017；Kibria等人，2023）。微塑料来源包括初级来源（如化妆品中的微珠和工业研磨材料）和次级来源（如大型塑料碎片的降解、轮胎磨损颗粒、洗衣过程中释放的合成纤维以及管理不善的塑料废物（Guerranti等人，2019；Tajwar等人，2023a）。除了广泛分布外，微塑料还带来复杂的生态威胁，其危害不仅限于物理存在。它们的微小尺寸使其容易被各种水生生物摄入，包括浮游动物、双壳类、蠕虫、鱼类和海鸟，可能导致消化堵塞、能量摄入减少、炎症和进食行为改变（Galloway等人，2017；Parvin等人，2021；H. Zhang，2017）。此外，微塑料还作为有害化学物质和微生物的载体，能够吸收周围水体中的疏水性污染物（如多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）和重金属），同时释放与塑料相关的添加剂（如双酚A（BPA）、邻苯二甲酸盐和阻燃剂），从而对暴露生物产生毒性作用和内分泌干扰效应（Feng等人，2023；Mahmud等人，2022；Rocha-Santos和Duarte，2015）。全球监测数据显示，微塑料在多种水生环境中普遍存在，尤其是在河口和沿海地区浓度较高。这些区域是城市径流、工业排放和河流输入的汇聚点，同时支撑着一些生物生产力最高和社会经济价值最重要的生态系统（如珊瑚礁、红树林、海草床和潮间带平地），因此特别容易受到塑料污染及其连锁生态后果的影响（Koelmans等人，2023；Zhao和You，2022）。
尽管大量全球文献记录了表层水、沉积物和鱼类中的微塑料污染情况，但对于底栖无脊椎动物的微塑料暴露及其影响仍知之甚少，尽管它们在营养循环、沉积物稳定性和食物网动态中起着关键作用（Du等人，2021；Zarfl，2019）。这一知识空白在生物多样性丰富但污染严重的沿海地区尤为突出，因为那里的人类活动（如工业排放、农业径流和快速城市化）加剧了微塑料的输入。当微塑料与共存的环境污染物相互作用并被水生生物摄入时，可能对其群落结构、繁殖成功和整体生态系统功能造成物理和化学压力（Egbeocha等人，2018；Rakib等人，2022；Vo和Pham，2021；H. Zhang，2017）。因此，全面了解这些脆弱栖息地中的微塑料动态对于评估生态风险和制定针对性缓解策略至关重要。
底栖无脊椎动物，特别是螃蟹、腹足类、双壳类和藤壶，是沿海生态系统的重要组成部分，参与沉积物周转、营养循环和营养级联（Austen等人，2002；Covich等人，1999；Levin等人，2001）。它们与沉积物和上层水体的密切持续互动使其容易通过多种途径（包括摄入和表面接触）暴露于微塑料。除了生态重要性外，许多潮间带无脊椎动物还被人类直接食用或用于水产养殖，这引发了关于微塑料及其相关污染物通过食物网进入人类群体的潜在转移的担忧（Biswas等人，2021）。尽管如此，关于南亚（尤其是孟加拉国）潮间带无脊椎动物中微塑料积累及其影响的信息仍然有限（Hossain等人，2020）。
孟加拉国科克斯巴扎尔的潮间带是一个生态敏感但易受污染的沿海系统，旅游业、近海渔业、河流排放和城市径流在此交汇，加剧了塑料废物的积累（Tajwar等人，2022a）。该地区位于孟加拉湾东北部，拥有密集的人口和生物多样的潮间带栖息地，使其更容易受到微塑料污染。微塑料因其持久性、普遍性和对水生生物的物理及化学压力而受到越来越多的关注（da Costa等人，2017；Kibria等人，2023）。尽管全球文献广泛记录了表层水、沉积物和高等级生物（如鱼类）中的微塑料污染，但对其对底栖无脊椎动物的影响仍知之甚少，而这些无脊椎动物对生态系统稳定性、营养循环和沉积物动态至关重要（Bellasi等人，2020；Benson等人，2022；Carbery等人，2018；Hasegawa和Nakaoka，2021）。本研究通过提供科克斯巴扎尔沿岸潮间带无脊椎动物中微塑料污染的详细评估，结合了微塑料研究中常用的指数（如污染负荷指数（PLI）（Amrutha等人，2022；Prasad，2021）、聚合物危害指数（PHI）（Tajwar等人，2022c）和新开发的无脊椎动物微塑料危害指数（IMHI）来填补这些知识空白。此外，还应用多变量分析方法研究了不同物种和地点之间的微塑料特征模式（Alam等人，2025；Granato等人，2018）。这些方法共同支持了对孟加拉湾潮间带底栖群落中微塑料暴露的生物体导向评估，而不预设具体的来源或空间分布模式。
选择科克斯巴扎尔作为研究区域不仅因其生态丰富性和社会经济重要性，还因为该地区缺乏系统的潮间带生物微塑料监测数据。尽管已有研究报道了孟加拉湾沉积物和鱼类中的微塑料污染，但针对潮间带无脊椎动物的研究仍然很少。通过研究科克斯巴扎尔沿岸生态和社会经济重要区域的多种无脊椎动物，本研究为南亚三角洲人口密集且环境脆弱的沿海系统中生物体层面的微塑料暴露提供了代表性评估。本研究的新颖之处在于将物种级别的摄入数据与基于聚合物的危害信息相结合，增强了微塑料风险评估的生态相关性。本研究的目标是：（i）量化科克斯巴扎尔沿岸多个地点主要潮间带无脊椎动物的微塑料摄入量；（ii）利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析微塑料的形态、颜色和聚合物组成；（iii）使用基于特征的评估框架评估生物体层面的生态风险；（iv）将生物体层面的风险指标与多变量分析相结合，探讨物种和地点特定的微塑料暴露模式。这种方法不仅关注微塑料的存在，还强调生物体层面的风险评估，提供了对孟加拉湾潮间带底栖无脊椎动物微塑料污染的更生物学意义上的理解。
研究区域
本研究在孟加拉湾东北部的科克斯巴扎尔沿岸潮间带进行，该海岸线延伸约120公里，是陆地、河流和海洋系统的动态交界处（Afrin等人，2020；Sahabuddin等人，2021）。沿海环境以沙质潮间带平地、潮汐溪流、河口和零星的红树林植被为特征。
采样程序
在2023年11月至2024年1月的季风过后期间，从孟加拉湾科克斯巴扎尔沿岸的15个战略性选定的站点收集了潮间带无脊椎动物（见表S1）。每个站点在此期间只采集了一次样本。站点选择考虑了人为影响的空间异质性，包括与旅游热点、渔港和城市排放区的距离，以及确保潮间带生态代表性的需求。
微塑料的定量与形态
从所有站点收集的无脊椎动物样本中共分离出132个微塑料颗粒，证实了污染的存在。形态学分析显示，纤维占主导地位，占总量的81%（n = 107）。这种高比例反映了纤维颗粒在海洋系统中的持久性和流动性，尤其是来自合成纺织品、绳索和渔具的纤维，它们会不断降解为细长的纤维。
微塑料的特性、来源及生态解释
从潮间带无脊椎动物中回收的微塑料的颜色、形态和聚合物组成提供了关于潜在来源、传输途径和暴露机制的重要信息。白色纤维和碎片是最主要的颗粒类型，这通常与风化或漂白的合成纺织品和与渔业相关的材料一致（Samrat Hossain等人，2024）。相比之下，黑色微塑料则较少见。结论
研究表明，科克斯巴扎尔沿岸的潮间带无脊椎动物是有效的微塑料污染生物指示器，能够反映这一动态沿海环境中污染的强度和组成特征。在所研究的四个分类群中，纤维是最主要的颗粒类型，其中PA和PE占主导地位，这与来自纺织品、渔业活动和消费塑料的输入相符。检测到高危害性的聚合物（如PU）……
伦理批准和参与同意
不适用。
未引用的参考文献
(Bhat等人，2024；Cai等人，2020；De Ruijter等人，2020；Pizzichetti等人，2021；Torres-Agullo等人，2022)
资助
本研究未获得外部资助。
CRediT作者贡献声明
努辛·阿克特·蒂莎（Noushin Akter Tisha）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论、调查、数据分析、数据管理。马希尔·塔杰瓦尔（Mahir Tajwar）：撰写——初稿撰写、可视化、软件应用、方法论、数据管理、概念构思。穆罕默德·萨希杜尔·伊斯兰（Md Sahidul Islam）：撰写——审稿与编辑、验证、软件应用。苏布罗塔·库马尔·萨哈（Subrota Kumar Saha）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、资源协调、项目管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢达卡大学高级科学研究中心（CARS）提供的实验室设施支持分析工作，同时也感谢达卡大学地质系对实验室工作的支持。
附加信息
本文无其他附加信息。
出版同意
不适用。
临床试验编号
不适用。
利益冲突
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
