《Marine Pollution Bulletin》：Assessment of microplastics pollution in Biscayne Bay: Spatial distribution, tidal variability, and polymer hazard analysis
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微塑料污染时空分布及危害评估研究，揭示迈阿密湾表面水体中微塑料平均浓度7.16±1.57 particles/m3，主要低密度聚合物碎片（聚丙烯40.4%、聚乙烯24%），潮汐周期导致低潮浓度（38.8±10.50 particles/L）显著高于高潮（17.2±4.02 particles/L），PVC危害等级达最高（Level IV），聚合物危害指数与丰度负相关（r=-0.37）。
马塞利努斯·奥古多（Marcellinus Ogudo）|黄金生（Jinsheng Huang）|皮耶罗·加迪纳利（Piero Gardinali）
佛罗里达国际大学环境研究所，地址：美国佛罗里达州迈阿密莫德斯特奥·梅迪克校区（Modesto A. Maidique Campus），8街西南11200号（11200 SW 8th Street），邮编33199
摘要
微塑料（MPs）是一种普遍存在的新兴污染物，可能对环境和人类健康产生负面影响。本研究调查了比斯坎湾（Biscayne Bay）中微塑料的存在和空间分布情况，评估了潮汐周期对微塑料丰度的影响，并根据聚合物类型评估了其潜在危害。表面水样本是通过浮游生物网拖网法采集的。研究发现，微塑料的平均丰度为7.16 ± 1.57颗粒/立方米，主要成分是低密度聚合物，如聚丙烯（40%）和聚乙烯（24%）。检测到的微塑料主要是碎片（63.4%）和纤维（21.3%），尺寸范围在300–1000微米之间。正如预期的那样，潮汐周期会影响微塑料的丰度和分布：低潮时采集的样本中微塑料含量显著高于高潮时采集的样本（分别为38.8 ± 10.50颗粒/升和17.2 ± 4.02颗粒/升）。微塑料的聚合物危害评估显示，PVC的危害水平尤为令人担忧，迈阿密河（Miami River）由于有害微塑料的积累而处于最高危害等级（IV级）。聚合物危害指数（H）与微塑料丰度呈负相关（ρ = ?0.37，p < 0.05）。本研究为了解比斯坎湾中微塑料的存在和分布提供了基础数据，研究结果强调了采取有针对性的综合管理措施以应对微塑料污染的必要性。
引言
全球塑料产品的使用非常广泛，年产量超过4亿吨（2022年数据），且每年增长率为1.6%（Statista，2025年）。由于塑料产品的广泛生产和使用，它们不可避免地会进入水生环境。据估计，目前全球海洋表面漂浮着超过25万吨的塑料垃圾（Eriksen等人，2014年）。Carpenter等人（1972年）首次记录了北大西洋海洋中塑料的存在和积累现象。尽管当时他们仅发现微塑料对水螅、硅藻及某些细菌的生长有表面影响，但他们的研究还发现含有多氯联苯的聚苯乙烯被八种鱼类和其他海洋生物摄入。当较大的塑料制品降解并破碎时，会生成微塑料（MPs），通常定义为尺寸小于5毫米的塑料颗粒（Arthur等人，2009年）。水生生态系统中的微塑料可以通过多种方式与生物体相互作用：它们可能在摄食过程中被误食，积累在生物体内，并通过食物链传递（Zhang和Chen，2020年；Farrell和Nelson，2013年）。因此，微塑料不仅影响生物体，还可能破坏生态系统和人类健康（Derraik，2002年）。微塑料还会释放出双酚A和邻苯二甲酸盐等添加剂，这些物质具有内分泌干扰作用（Chen等人，2019年）。由于微塑料的表面积与体积比很大，它们能够吸附污染物，从而成为许多有机污染物的载体，增加化学物质在生态系统中的生物可利用性（Carbery等人，2018年）。微塑料还可能对水生生物产生物理影响，例如在滤食过程中被误食，导致生物体生理功能紊乱，甚至窒息。
微塑料污染在淡水和海洋环境中都得到了广泛研究，为了解其来源、分布和生态影响提供了宝贵信息（Zhao等人，2019年；Han等人，2020年；Badylak等人，2021年）。然而，大多数研究分别针对河流和海洋进行，导致对流体动力学过程（特别是潮汐动态）如何影响微塑料在连接系统中的传输和命运的理解有限。河流和运河系统是微塑料从内陆地区输送到河口和海洋环境的主要通道（Jiang等人，2019年）。全球每年约有120万至200万吨塑料垃圾通过河流和运河排入海洋（Lebreton等人，2017年）。这些发现表明，淡水系统在将陆地塑料输送到海洋环境中起着关键作用。因此，要全面了解微塑料的传输和命运，必须研究它们在淡水与海水交汇处的行为。
比斯坎湾是一个浅亚热带河口，是南佛罗里达经济和文化遗产的重要组成部分，从北迈阿密延伸至佛罗里达群岛南部边界，长约56公里，拥有繁荣的生态系统，吸引了来自世界各地的游客。该地区位于迈阿密大都会区附近，目前人口约为550万，每年接待大量游客。人口增长和沿海开发的增加使得该地区更容易受到各种污染物的影响，进而影响水质和生产力（Caccia和Boyer，2005年）。
尽管比斯坎湾被列为“杰出佛罗里达水域”，但目前对其微塑料污染的了解仍然有限。现有研究主要集中在红树林沉积物上（Paduani等人，2024年），对于整个湾内微塑料丰度的空间变化仍存在很大不确定性。此外，缺乏系统性的评估，无法了解潮汐变化、城市发展和支流输入如何影响微塑料的分布模式及其生态和环境危害，这阻碍了有效管理策略的制定。此外，也没有建立比斯坎湾微塑料污染的监测基线数据，难以评估任何缓解措施的有效性。
河口是淡水与海水在高度动态条件下混合的关键区域（Wu等人，2024年）。由于上游的人为输入和潮汐及盐度梯度驱动的流体动力学过程的影响，河口成为微塑料积累、转化和潜在滞留的关键区域，从而在全球海洋塑料循环中起着关键作用（Noman等人，2024年；Uzun等人，2022年）。然而，目前对河口中微塑料存在和命运的研究主要依赖于建模和模拟，而这些方法受到缺乏现场数据的支持，无法捕捉这些环境中复杂而动态的过程（Malli等人，2022年；Su等人，2020年）。鉴于微塑料在各种环境介质中的普遍存在，评估其与生态和环境的潜在危害同样重要，以便全面了解政策干预的必要性。尽管微塑料的危害评估研究较少，但它对于理解它们对人类健康、生态系统和环境的潜在影响至关重要，因此需要制定针对性的干预措施和政策框架（Xu等人，2018年）。
因此，本研究的目的是提供比斯坎湾（南佛罗里达）中微塑料的丰度、类型、大小和空间分布的基线数据。具体来说，通过标准化的样本采集程序、过氧化氢消化、饱和甲酸钾密度分离、颗粒分析和聚合物鉴定来确定微塑料的丰度和特征。此外，在一个监测点进行了潮汐采样，以评估潮汐运动对微塑料变化的影响。采用Lithner等人（2011年）提出的聚合物危害指数（H）来评估微塑料的潜在危害，该指数基于单个单体评估毒性。本研究的结果将有助于了解比斯坎湾微塑料污染的总体情况，并为未来的监测和污染管理提供基础。
研究地点
研究地点
回顾过去，比斯坎湾经历了由自然因素和人类活动（包括沿海开发项目和运河排放）驱动的显著环境变化。这些过程改变了淡水流入量和盐度制度，尤其是在湾的北部（Caccia和Boyer，2005年）。人工入口的设计和建设以及相应的水系连通性改变进一步影响了潮汐运动
微塑料的物理特性
微塑料根据形态分为：(a) 碎片、(b) 纤维、(c) 薄膜、(d) 颗粒和(e) 泡沫。总体而言，本研究检测到的微塑料中碎片占63.4%（n = 1026），纤维占21.3%（n = 345），薄膜占13.6%（n = 220），泡沫占1%（n = 17），颗粒占0.6%（n = 10）（图2a）。红外光谱分析确认了聚合物类型，其特征吸收峰与参考光谱库相匹配（图5a-c）。在所有采样地点中，碎片最为常见
结论
本研究提供了关于南佛罗里达比斯坎湾表面水中微塑料存在、分布和丰度的基本基线数据。微塑料的丰度范围为4.77 ± 3.63颗粒/立方米至9.38 ± 5.40颗粒/立方米，主要由低密度微塑料碎片组成（63.4%），如聚丙烯（PP；40.4%）和聚乙烯（PE；24%），主要尺寸在300至1000微米之间（67.6%）。整个湾内微塑料丰度存在空间差异，某些区域的含量相对较高
作者贡献声明
马塞利努斯·奥古多（Marcellinus Ogudo）：撰写初稿、可视化、方法设计、数据分析、概念构思。黄金生（Jinsheng Huang）：审稿与编辑、数据分析、概念构思。皮耶罗·加迪纳利（Piero Gardinali）：审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、概念构思。
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的研究结果。
致谢
我们感谢佛罗里达国际大学环境研究所（Florida International University Institute of Environment）通过Biscayne Bay LBR基金和CREST项目对野外采样工作的支持。这是该研究所的第2111项贡献。同时感谢两位匿名审稿人的宝贵意见和建议，这些意见有助于改进本文。
