阿曼北部海域非生物海岸基质中微塑料的空间分布模式,通过数据可视化和地统计方法进行评估

《Marine Pollution Bulletin》:Spatial patterns of microplastics in abiotic coastal matrices of the northern Oman Sea, assessed with data visualization and geostatistics

【字体: 时间:2026年02月27日 来源:Marine Pollution Bulletin 4.9

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  本研究首次采用创新可视化工具,对阿曼海北部沿岸(从波斯湾到瓜达尔湾)的沉积物和海水中的微塑料污染进行区域评估。结果显示沉积物中微塑料平均浓度42±37.7个/kg,海水9.4±7.6个/L,纤维和碎片占比高,颜色多为暗色。商业港口(如Chabahar港)污染最严重,沉积物达155个/kg。研究表明微塑料在沉积物和海水中的分布不均,水生环境中小型微塑料更易分解,需加强综合治理。

  
Mahsa Mobasheri | Mohammad Javad Nematollahi | Mohammad Gholizadeh | Ashkan Jahandari | Behnam Abbasnejad | Zeinab Esmaeili | Niloofar Yousefi | Mohammadreza Mahmoudi | Rosa Busquets
荷兰阿姆斯特丹大学理学院范特霍夫分子科学研究所

摘要

微塑料(MPs)是普遍存在的生态毒性污染物。评估其污染程度和分布对于识别污染源、了解其对水生生态系统的影响以及规划有效的治理措施至关重要。本研究首次使用创新的可视化工具,研究了从波斯湾入口处的Pozm河口到伊朗-巴基斯坦边境的Gwadar湾沿岸地区,包括沿海水域和沉积物中的微塑料污染模式。平均而言,沉积物样本中的微塑料浓度为42 ± 37 MP·kg?1,海水样本中的浓度为9.4 ± 7.6 MP·L?1。研究结果表明,微塑料倾向于在海洋中漂浮,其中可观察到的最小颗粒大小为50 μm。直径小于250 μm的纤维和碎片在水中和沉积物中较为常见。最丰富的微塑料成分是聚丙烯,在这两种介质中都呈现深色。沉积物和水中的微塑料在浓度、形状和颜色方面存在显著差异,这凸显了它们在两种介质之间的不均匀分布。两种介质中的微塑料颗粒大小分布没有显著差异。污染最严重的地点是Chabahar湾的一个商业港口,沉积物中微塑料含量为155个/千克,水中为33个/千克。从这两种介质中回收的颗粒表面可见风化痕迹。水中的微塑料颗粒破碎程度更高,这可能是由于暴露于风化因素(如太阳紫外线辐射、波浪和潮汐流的机械力)或生物降解所致。这项研究对于认识、管理和减轻波斯湾北部沿海生态系统的微塑料污染,以及了解微塑料在海水柱中的命运具有重要意义。

引言

塑料已成为海洋环境污染的主要来源之一。据最新报告,2023年塑料产量达到了4.138亿吨(Plastics Europe, 2024)。目前估计约有25万吨塑料漂浮在海洋表面(Kaandorp et al., 2023)。塑料含有多种化学成分,包括增塑剂、稳定剂、遮光剂、抗静电剂、阻燃剂和聚合物,以及具有内分泌干扰特性的添加剂(如邻苯二甲酸盐和双酚类物质,Wiesinger et al., 2021; Maddela et al., 2023)。塑料还可能将有毒金属释放到环境中(Wagner et al., 2024)。当塑料因风化而分解时,这些物质会渗出(Neale et al., 2025),并与颗粒物一起导致细胞毒性、炎症(Hu and Pali?, 2020)和DNA损伤(Kumar et al., 2024)。然而,它们与疾病之间的关联仍需更多流行病学研究来证实。
塑料产量的增加及其进入环境导致了被称为微塑料(MPs)的塑料颗粒的出现,这些颗粒的尺寸范围从1 μm到<5 mm不等。微塑料可能源于塑料产品使用过程中的磨损、废物处理过程中的破碎,或在环境中的降解(Thompson et al., 2024)。微塑料广泛存在于各种环境介质中,尤其是在海洋环境中的海底沉积物和水柱中(Liang et al., 2023; Singh et al., 2025)。微塑料进入环境的途径多种多样,包括污水排放(Nematollahi et al., 2025)、个人护理产品的排放,以及合成织物和合成橡胶轮胎的降解(Boucher and Friot, 2017; Kole et al., 2017; Concei??o et al., 2025)。
微塑料可以通过河流或直接排放进入海洋。根据2019年的估计,海洋中含有82至358万亿个塑料颗粒(平均为171万亿个),其中大部分是微塑料(Eriksen et al., 2023)。这些塑料颗粒的重量大约在110万至490万吨之间,平均重量约为230万吨。由于微塑料体积小,且具有形状和表面吸附等特性,它们可以下沉并分布在水柱中,或在沉积物中积累,这一过程受水波等环境因素的影响(Harrison et al., 2017)。
塑料污染及其衍生的微塑料在全球范围内的扩散和持久性,使得有必要进行区域性的污染状况评估,以了解其来源、分布模式和潜在的生态风险,从而为治理措施提供依据。奥曼海就是一个这样的区域:这是一个半封闭的盆地,具有重要的生态和地缘政治意义。该地区因其高度的生物多样性和在奥曼海、阿拉伯海和印度洋之间的水交换中的作用而具有重要的环境价值(Kor et al., 2020)。
此前已有研究测量了奥曼海北部海岸沿线水域和沉积物中的微塑料污染情况。具体而言,Aliabada(2019)和Hosseini(2020)分别测量了奥曼海北部Chabahar湾表层水和水/沉积物中的微塑料含量。这些研究表明,从热点区域采集的样本中微塑料的频率最高。此外,另一项研究对Gwadar湾至Chabahar湾沿岸地区的沉积物样本中的微塑料进行了表征,并指出该地区的污染主要是人为造成的(Kor et al., 2020)。这些先前的研究为了解该研究区域的微塑料分布提供了有价值的见解。然而,这些研究仅限于奥曼海北部海岸的局部区域。
鉴于上述情况,多种活动可能导致这些海湾及其周边地区成为潜在的污染热点,例如多个工业设施(如海水淡化厂和Chabahar工业区)、水产养殖、垃圾填埋场、造船厂、港口、旅游业和商业运输等,这些活动都会促进微塑料的释放并增加健康风险。基于这些基础,我们旨在通过使用以前未用于此类污染研究的工具,对该地区进行区域性研究,找出污染热点。除了传统的微塑料污染环境分析方法外,数据可视化和地质统计方法将有助于揭示微塑料特征与其在广阔研究区域(122公里范围内)分布之间的关系。这些统计工具用于将数据集中的隐藏信息转化为地理图谱或图表等地理形式。数据可视化的总体目的是识别数据中的空间趋势。这项研究将有助于填补现有信息空白,并为更好地管理该地区的塑料污染提供依据,从而保护这一宝贵的生态系统。

研究区域

研究区域

本研究沿着奥曼海北部海岸线进行,范围从Pozm Tiyab湾延伸至Chabahar湾入口处的Konarak港,直至伊朗-巴基斯坦边境的Gwadar湾起点。该区域如图1所示。
奥曼海位于印度洋的西北部。在其北部,有两个重要的商业海湾,分别位于伊朗的Sistan and Baluchestan省:Chabahar湾和Gowatr湾。其中Chabahar湾是最大的海湾

微塑料的丰度和分布

通过光学显微镜检测,28个沉积物样本中的微塑料丰度范围为0 ± 37.7 MP·kg?1至155 ± 37.7 MP·kg?1(以干沉积物质量计),平均丰度为42 ± 37.7 MP·kg?1(表S2)。所有沉积物样本中共检测到1175个确认的微塑料颗粒。比较所有样本后,发现Chabahar的Shahid Kalantari港(S19)的微塑料污染最严重,含有155个微塑料颗粒,其次是Konarak Big Pier(S10),含有140个微塑料颗粒

结论

本研究全面评估了奥曼海北部沿海沉积物和表层水中微塑料的污染情况及其物理化学性质。微塑料在沉积物和相邻水体之间的分布不均匀,沉积物样本中的微塑料含量更高,这反映了微塑料在沉积物中的积累趋势,这一现象受到环境和水文地质因素的影响。直径小于250 μm的微塑料颗粒较为常见

CRediT作者贡献声明

Mahsa Mobasheri:撰写初稿、数据可视化、资源准备、方法设计、实验实施。 Mohammad Javad Nematollahi:审稿与编辑、撰写初稿、验证结果、项目监督、数据分析、概念构思。 Mohammad Gholizadeh:资源准备、方法设计。 Ashkan Jahandari:撰写初稿、数据分析。 Behnam Abbasnejad:数据分析。 Zeinab Esmaeili:数据分析。 Niloofar Yousefi:数据分析。 Mohammadreza Mahmoudi:

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

作者感谢Urmia大学对这项研究的支持。
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