来自巴西里约热内卢严重污染的瓜纳巴拉湾的双壳类动物体内的微塑料

《Environmental Research》：Microplastic in bivalves from the heavily contaminated Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil

　　维克托·瓦斯奎斯·里贝罗（Victor Vasques Ribeiro）|约纳拉·加西亚（Yonara Garcia）|凯奥·塞萨尔·阿奇莱斯·多普拉多（Caio César Achiles do Prado）|阿曼达·佩雷拉·桑托斯（Amanda Pereira Santos）|雷玛拉·S·戈麦斯（Raimara S. Gomes）|安德烈亚·N·费尔南德斯（Andreia N. Fernandes）|伊塔洛·布拉加·卡斯特罗（ítalo Braga Castro）
圣保罗联邦大学海洋研究所，巴西桑托斯

摘要
微塑料污染在城市化沿海生态系统中普遍存在，瓜纳巴拉湾（Guanabara Bay）是巴西一个生态上具有重要意义的沿海区域，同时受到强烈的人类活动影响，被认为是拉丁美洲污染最严重的河口之一。然而，针对该区域的生物监测工作在空间分辨率上的研究仍然十分有限。本研究采用多物种、多地点的方法来评估微塑料污染情况，以确定其空间分布模式，并将其结果与之前在该区域进行的相关研究进行对比。在沿城市化程度和环境条件梯度分布的15个采样点中，共检测到678个微塑料颗粒，平均每克软体动物中含有2.4个微塑料颗粒，而在牡蛎中最高可达45.0个颗粒。这些数值超过了巴西的全国平均水平，与以往的跨矩阵研究结果一致。观测到的空间分布特征显示，南部湾区（靠近密集的城市区和港口基础设施）的微塑料浓度较高，而东部和北部区域（被红树林和保护区环绕）的浓度较低。尽管不同物种的栖息地利用方式和过滤能力存在差异，但微塑料浓度在各物种间并无显著差异，这表明它们在监测微塑料污染方面具有相似的能力。这一发现支持了使用多种软体动物作为互补性监测工具的合理性。摄入的微塑料主要为纤维状颗粒，且多为小型、透明的颗粒，主要由天然和人工合成的纤维素构成。

1. 引言
微塑料对水生环境的广泛污染对生物多样性构成了严重威胁（Jourdan等，2024年）。微塑料的定义是指尺寸介于1微米至5毫米之间的塑料颗粒，它们通常来源于较大塑料物品的破碎或工业及家庭来源的直接排放（Jourdan等，2024年）。由于微塑料体积小、持久性强且移动性高，它们在沉积物、水体和生物体内广泛分布，包括对生态系统功能和人类消费具有重要影响的生物（Khanjani等，2023年；Nunes等，2023a, 2023b年）。河口作为陆地与海洋系统之间的关键连接点，特别容易受到微塑料的污染，受多种污染源的影响，如河流排放、城市径流、废水排放和旅游业活动（Pantoja等，2024年；Ribeiro等，2025a年）。河口内的水动力过程会增强微塑料的滞留和重新分布，即使在较小范围内也会形成明显的空间异质性（Jankauskas等，2024年；Ribeiro等，2025a年）。尽管相关研究日益增多，但许多沿海系统（尤其是热带河口）中驱动微塑料污染的关键因素（包括空间变异性和来源）仍知之甚少。因此，建立精确的空间参考数据对于风险评估及制定缓解措施和政策策略至关重要（Coffin，2023年）。

滤食性双壳类动物常被用作微塑料污染的监测指标（Chen等，2026年）。由于双壳类动物移动能力有限且持续进行滤食活动，它们被广泛用于监测微塑料污染。然而，颗粒的吸收和滞留过程涉及复杂的生物机制，包括选择性过滤、鳃和唇须的颗粒筛选以及伪粪便的生成，这意味着它们并不能被动反映周围环境中的所有微塑料颗粒。因此，双壳类动物组织中的微塑料组成和粒径分布可能与水体或沉积物中的有所不同，因为某些颗粒可能被优先保留、排斥或迅速排出，从而导致环境暴露情况的动态变化和选择性差异（Khanjani等，2023年；Ribeiro等，2026c年）。除了生态重要性外，许多双壳类物种还具有较高的社会经济价值，因为它们将环境污染与食品安全和人类暴露途径紧密相关（Bebianno等，2025年）。然而，大多数基于野外研究的项目仅使用单一物种，且空间覆盖范围有限，这可能限制了对复杂环境中的空间模式的解读。虽然多物种组合的使用并不少见，但不同物种的摄食方式和生态特征差异可能影响颗粒吸收情况，从而使得跨分类群的直接比较变得复杂。因此，评估具有相似摄食策略的物种是否能提供一致的污染信号对于充分发挥双壳类动物的监测作用至关重要（Porter等，2023年；Ribeiro等，2026a, 2025a年）。

巴西是南半球最大、人口最多的国家，拥有超过9000公里的海岸线，其中多个河口被认定为塑料和微塑料污染的热点区域（Neves等，2024a年；Ribeiro等，2023年，2025b年）。位于里约热内卢州的瓜纳巴拉湾是拉丁美洲污染最严重、人口最密集的河口之一。这片面积为384平方公里的河口毗邻七座城市，经过了一个世纪的人为改造，包括森林砍伐、城市扩张、港口建设和废水排放（Costa等，2018年）。目前，多个城市中心和超过12,000家工业企业直接向海湾排放废水，形成了复杂的污染源格局（Costa等，2018年）。尽管经历了严重的环境退化，瓜纳巴拉湾在生态和经济上仍具有重要意义，拥有保护区和红树林，同时支持渔业、水产养殖和旅游业的发展（Rebello等，1986年；Vilela等，2004年）。这种环境异质性（即受严重影响区域与相对未受影响区域的共存）使得瓜纳巴拉湾成为研究热带河口微塑料污染的理想天然实验室。尽管已有研究表明瓜纳巴拉湾的水体和沉积物中存在微塑料，且以纤维状颗粒为主（Carvalho和Neto，2016年；Olivatto等，2019年），但针对生物群的研究仍较为有限，特别是在物种间和空间覆盖范围方面的研究不足。

本研究采用多物种、多地点的方法对瓜纳巴拉湾的微塑料污染状况进行了评估，利用三种滤食性双壳类动物来研究其空间分布模式，并探讨生态相似的物种是否能在不同的环境中提供一致的污染信号。具体而言，我们研究了两个问题：（1）微塑料污染在湾内的空间分布情况；（2）具有相似摄食方式的物种是否可以互相替代或互补地用于解析这些空间模式。此外，还将本研究结果与之前在该区域及全国范围内的双壳类动物的相关研究进行对比。这些研究有助于更全面地了解高度城市化热带河口的微塑料污染动态，并为沿海生态系统的生物监测策略提供依据。

2. 材料与方法
2.1. 研究物种、研究区域及采样程序
选择了三种双壳类动物作为监测对象：佩尔纳贝类（Perna perna）和佩尔纳维里迪斯贝类（Perna viridis），以及牡蛎（Crassostrea sp.）。选择这些物种是因为它们是固着性的滤食者，在当地数量较多，易于在自然和人工硬质基底上采集，并且对巴西沿海地区的渔业和人类消费具有意义。此外，它们在生态位上具有互补性：佩尔纳贝类主要栖息在波浪作用较大的潮间带岩石区域，佩尔纳维里迪斯贝类常见于河口水域和浑浊水体中，附着在较为坚固的基底上，而佩尔纳贝类虽然是外来物种但在巴西也有分布。通过使用这三种物种，我们可以比较具有重叠分布但栖息地和生态特征不同的物种之间的微塑料暴露情况。这种采样设计能够评估生态相似的物种是否能在不同区域之间互补地反映污染的空间分布。

瓜纳巴拉湾是一个半封闭的河口系统，海岸线长131公里，水体容积为1.87×10^9立方米，入口处狭窄（约1.6公里），有利于潮汐交换和局部的水流循环（Kjerfve等，1997年）。海底地形不均匀，中央河道深度最大达58米，内侧区域逐渐变浅（约6米）。该湾周围是一些巴西城市化程度最高的市镇，包括里约热内卢和尼泰罗伊，以及其他市镇如杜克德卡西亚斯（Duque de Caxias）、圣贡萨洛（S?o Gon?alo）、马杰（Magé）、伊塔博拉伊（Itaboraí）和瓜皮米林（Guapimirim）。这些市镇在城市化程度、港口和工业活动、人口密度以及流域利用方面存在显著差异，形成了多样化的微塑料污染源。

基于物种分布情况，共选择了15个采样点（S1至S15）来捕捉湾内的空间异质性（图1；表S1）。采样时间为2024年6月至8月，在非雨季期间进行，以建立污染水平的基准。每个采样点每种物种采集10个个体，总计280个样本。由于三种双壳类动物在湾内的分布和基底利用情况不同，各站点的物种分布并不均匀。牡蛎在14个站点（S2–S15）均有发现，而佩尔纳贝类在8个站点（S1–S5、S12、S14–S15）出现，佩尔纳维里迪斯贝类在5个站点（S1–S2、S4、S12、S14–S15）出现（图1）。因此，在某些站点未采集到佩尔纳贝类，因为它们要么不存在，要么数量不足以进行标准化采集，尤其是在牡蛎较为集中的避风或河口区域。采样使用不锈钢凿子、锤子和铲子进行。样本被放入预先清洗过的不锈钢容器中，并用冰块运输至实验室。

2.2. 生物测量参数
使用不锈钢数字卡尺（Mitutoyo 500-196-30；精度±0.01毫米）测量贝壳的长度、高度和宽度。小心地去除贝壳内的软组织后，使用分析天平（Ohaus CS200；精度±0.0001克）称取贝壳重量。通过软组织湿重（ww）与贝壳重量的比值计算出健康指数，以此作为生理状态的标准化指标，有助于校正后续微塑料浓度分析中的生物测量偏差（Ribeiro等，2023年，2025a年；Santana等，2018年）。由于生理状态和体重会影响双壳类动物的过滤能力和颗粒滞留率，纳入健康指数有助于控制可能的生物因素对微塑料吸收的影响。

2.3. 微塑料定量
软组织在10%的KOH溶液中（每克组织10毫升）于40°C下消化2–4天直至完全分解（Huang等，2024年；Jankauskas等，2024年）。消化后的渣液通过玻璃纤维过滤器（1.2微米）过滤。使用立体显微镜（Zeiss Stemi，德国；放大倍率40倍）结合AxioVision软件对过滤后的样本进行观察和拍照。微塑料被标记、拍照并保存在99%预过滤的乙醇中，以便后续的定性分析。乙醇的使用可以减少生物降解、抑制微生物生长，并在定性分析前暂时保存颗粒，不影响其后续的视觉和光谱检测。

2.4. 微塑料的定性分析
采用傅里叶变换红外光谱法（μFTIR）对代表性颗粒（直径>50微米）的聚合物组成进行鉴定。仪器型号为Nicolet-6700/Continuum（Thermo Scientific），光谱范围为4000–600厘米^-1，分辨率4厘米^-1，扫描次数为128次，光速为1.89厘米秒^-1，反射模式下在镀银板上进行分析。共分析了173个颗粒，占所有回收颗粒的25.5%。选择这些颗粒是为了反映不同物种、采样点、形状和大小之间的颗粒多样性，避免某一类别过度代表。选择过程基于显微镜下的视觉分类，确保主要颗粒类别得到合理反映。所有颗粒光谱都与仪器内置数据库进行比对，并通过Open Specy数据库（https://openanalysis.org/openspecy/）进行验证（Nunes等，2025年）。置信度超过70%的光谱被认为是可靠的，并被纳入数据集。根据颗粒大小（30–500微米；500–1,000微米；1,000–2,000微米；2,000–3,000微米；3,000–4,000微米；>5,000微米）、形状（纤维、碎片、薄膜或颗粒）和颜色进行视觉分类（Huang等，2024年；Ribeiro等，2025a年）。由于立体显微镜的检测能力有限，显微镜下的最小可见颗粒直径约为30微米。此外，μFTIR方法仅能识别直径≥50微米的颗粒。

2.5. 质量保证和控制
所有实验步骤均严格遵循微塑料分析的污染控制规范（Bogdanowicz等，2021年；Prata等，2021年）。在样本处理的任何阶段都没有使用塑料消耗品，所有设备均为玻璃或金属材质，在使用前要么在400°C下烧结4小时，要么用1.2微米过滤的超纯水冲洗三次。所有溶液均经过预过滤（1.2微米）以 minimize 外来颗粒的引入。样本处理、消化、过滤和显微检查都是在层流罩内进行的。在分析过程中，实验室的进出和人员的移动都被严格限制，同时场内最多只有两名佩戴100%棉质服装的人员。每次分析前，工作台面都会用过滤后的超纯水彻底清洗，并且尽可能覆盖样本以防止空气中的污染。为了评估交叉污染，进行了回收测试以及程序空白和空气空白实验（Ribeiro et al., 2023, 2025a）。每个分析批次都包含三个程序空白样本，遵循相同的分析流程但不包含生物材料，仅检测到6个微塑料颗粒（0.17 ± 0.45颗粒/过滤器），低于公认的1颗粒/过滤器的阈值（见图S1），因此无需从实际数据中减去空白样本的数值。通过将预烧结的过滤器暴露在实际样本附近一小时来评估空气中的污染情况（n=3），结果为0.13 ± 0.34颗粒/过滤器·小时，也在可比研究中接受的阈值范围内（Ding et al., 2021; Ribeiro et al., 2025a）（见图S2）。回收测试进行了五次（n=3），向组织样本中添加了五种不同类型的微塑料（共50个颗粒），粒径范围从200到2000微米，包括彩色和非彩色颗粒，以评估颗粒的回收率。回收率符合公认的最低标准75%（Cho et al., 2021; Ribeiro et al., 2025a），实际值为83.3–90.0%（见图S3）。这些质量保证和控制措施证实了本研究中使用的分析方法适用于微塑料的定量分析。

2.6. 巴西和瓜纳巴拉湾微塑料的背景调研
为了将本研究中观察到的微塑料浓度放在适当的背景下进行分析，进行了两项针对性的文献综述。第一项研究关注巴西海岸的双壳类生物，第二项研究则汇编了瓜纳巴拉湾内的交叉矩阵研究。文献检索分别在2025年7月28日在Scopus和Google Scholar上使用以下检索词进行：“microplastic” AND “bivalve” AND “Brazil”（针对全国范围的研究）以及“Guanabara Bay” AND “microplastic”（针对局部研究），不限制发表年份。仅考虑了英文撰写的同行评审文章。对于全国范围内的双壳类生物数据，仅纳入了以颗粒g-1 ww为单位报告微塑料浓度的研究，以确保方法学上的可比性并避免与干重或基于个体的指标相关的偏差，共获得20项研究结果。在瓜纳巴拉湾，15项同行评审的研究报告了生物体、沉积物和水中的微塑料存在。当一项研究中报告了多个物种、地点或采样活动时，每个测量结果都被视为独立的数据点进行描述性比较。从每项研究中提取了浓度值、采样信息以及关键的方法学描述，包括物种或环境基质、分析单位、消化或提取方法、过滤膜的类型和孔径，以及报告的主要定性特征，以支持谨慎的跨研究比较（见表S3和S4）。这些数据集仅用于结果的定性背景分析，并不用于直接的定量比较，因为各研究在方法学、时间覆盖范围和环境基质方面存在差异。

2.7. 统计分析
微塑料浓度以颗粒g-1 ww的平均值±标准差表示。选择颗粒g-1 ww而非颗粒ind-1作为浓度单位是基于全球分析的结果，这些分析表明基于个体颗粒的浓度单位会导致显著偏差，并且在大型数据集中与经过重量标准化的指标存在统计学上的差异（Ribeiro et al., 2026a）。使用单因素方差分析（ANOVA）对每种物种的条件指数进行了空间检验，随后通过Tukey多重比较（Ribeiro et al., 2023）来评估生物测量参数是否会影响微塑料浓度的进一步比较。利用基于欧几里得距离矩阵的PERMANOVA方法（Anderson, 2017; Clarke and Gorley, 2015）来检验不同地点之间的微塑料浓度差异。在分析之前，浓度数据进行了对数转换 [log(x + 1)]。条件指数被用作个体生理变异性的指标，并对每个物种的空间分布进行了检验。当检测到显著差异时，将其作为协变量纳入PERMANOVA模型中，以考虑微塑料浓度比较中的潜在生物测量偏差，确保空间模式反映了环境变异性而非生物体状态的差异。分析使用Statistica? v.13.0（Statsoft）进行ANOVA分析，使用PRIMER v.6进行PERMANOVA分析，显著性阈值设为α=0.05。为了可视化微塑料污染的空间分布，使用QGIS v3.4进行了逆距离加权插值。这种确定性方法通过根据距离的倒数对相邻观测值进行加权来估计未采样位置的数值（Jahedi et al., 2025; Ohlert et al., 2023）。插值图仅用于空间梯度和潜在热点区域的图形表示，补充了实证测量结果，但不会替代直接测量数据（Javed et al., 2021; Khouni et al., 2021）。

3. 结果与讨论
3.1. 瓜纳巴拉湾双壳类生物的生物测量参数和条件指数
在微塑料分析之前，评估了双壳类生物的生物测量参数和条件指数，以表征其生理状态的种间和空间变异。Crassostrea sp.的壳长、壳宽和壳高平均分别为39.2毫米、36.3毫米和23.7毫米，P. perna分别为39.3毫米、20.2毫米和14.6毫米，P. viridis分别为42.6毫米、23.0毫米和16.9毫米。条件指数分别为0.14±0.05、0.27±0.05和0.30±0.08。因此，贻贝的形态尺寸相对一致，而牡蛎的变异较大（见表S2）。所有物种的条件指数在不同地点之间存在显著差异（p<0.0001；见图S4），这表明在后续的空间分析中将其作为协变量可以解决生物测量偏差问题（Ribeiro et al., 2023, 2025a）。考虑生理变异性后，减少了微塑料浓度空间差异可能反映了生物测量差异而非环境因素的可能性。

3.2. 瓜纳巴拉湾双壳类生物中的微塑料浓度
瓜纳巴拉湾双壳类生物中的微塑料污染表现出显著的空间变异性，实现了研究的第一目标。从280个个体中回收到了678个微塑料颗粒。在P. perna中，S14处的平均浓度为1.2±0.6颗粒/克湿体重，而S3处最高达到17.8±10.3颗粒/克湿体重（见图2）。在P. viridis中，S14处的浓度最低（0.2±0.2颗粒/克湿体重），平均浓度在S15处达到最高（2.3±1.3颗粒/克湿体重），S2处为6.0颗粒/克湿体重。在牡蛎中，平均和最高浓度也出现在S2处（分别为1.8±1.3颗粒/克湿体重和12.0颗粒/克湿体重），而中部和外围地点（S8–S10, S13–S15）的浓度通常低于1.0颗粒/克湿体重（见图2）。所有物种在不同地点的微塑料浓度存在显著差异，显示出明显的南-北梯度（p<0.001；见图S5）。在P. perna中，浓度在S2、S14和S15之间变化，而在S3处显著更高。在P. viridis中，浓度在S14和S15之间变化显著，而牡蛎在不同地点之间也有差异。这些结果表明湾内微塑料污染存在明显的空间异质性。

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图2. 巴西瓜纳巴拉湾采样的双壳类生物中的微塑料浓度。字母表示同时采样的多个物种之间存在显著差异。请注意，y轴采用对数刻度。
瓜纳巴拉湾微塑料污染的空间分布呈现明显的南-北梯度。如显著差异所示，插值结果显示湾的西南部（S1至S6）和东南部（S11至S15）区域的污染浓度较高，而中部和北部区域（S7至S10）的污染浓度较低（见图3）。湾的西南部靠近工业区、港口和人口密集区，里约热内卢市有大量的生活污水排放（Senez-Mello et al., 2024），而东南部受到高度城市化的尼泰罗伊地区的影响，这可能是污染水平升高的原因。然而，这种模式可能不仅仅由城市化引起。瓜纳巴拉湾入口狭窄，靠近河口处潮汐交换强烈，这可能会增强局部的水动力作用、颗粒的滞留、再悬浮和侧向重新分布。因此，南部和东南部的微塑料分布可能反映了强烈的人为输入与靠近河口和主要水流路径区域的水动力作用的综合效应。相比之下，北部和中部地区城市化程度较低，与红树林和保护区联系更紧密，可能经历了不同的沉积和稀释条件，导致污染浓度相对较低（见图3）。空间插值结果验证了地点级别的测量数据，并突出了整个河口的连续污染梯度。

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图3. 巴西瓜纳巴拉湾三种双壳类生物中微塑料浓度的插值。圆圈表示采样地点。颜色从绿色到红色表示浓度梯度，范围从0.0到45.0颗粒/克湿体重。
在多个物种共存的八个地点中，仅在其中三个地点检测到显著的种间微塑料污染差异（见图S5）。S1、S2、S4、S5和S12处未观察到显著差异。P. perna在S3处的浓度显著高于Crassostrea sp.，而P. viridis在S14处的浓度显著高于这两种贻贝（见图2）。这些差异可能反映了物种之间的过滤行为、栖息地利用或摄食策略的差异，需要进一步研究（Khanjani et al., 2023）。P. perna中较高的微塑料浓度可能与它偏好潮间带岩石海岸区有关，这些区域的流体动力学活动较强，从而增强了微塑料的悬浮和吸收（Khanjani et al., 2023; Provenza et al., 2025）。相比之下，Crassostrea sp.通常栖息在盐度变化的浑浊河口水域中，这可能限制了其接触微塑料的机会（Ribeiro et al., 2023）。尽管P. viridis与P. perna具有相似的栖息地，但它是一个外来物种，可能仍在适应当地环境条件，这影响了其摄食行为和微塑料的积累（Ucros-Rodríguez et al., 2025）。这一结果直接实现了研究的第二个目标，表明具有相似摄食模式的物种在整个空间梯度上提供了一致的污染信号。因此，尽管物种之间的共存不完全，但所有三种双壳类生物在整个湾内均一致地反映了相同的污染模式，表明物种特异性差异并未混淆对污染模式的解释，验证了它们在海岸监测项目中的有效性。这种具有相似摄食模式的物种间的一致性支持了这样的观点：滤食性双壳类生物可以在空间污染监测中提供可比的信号，加强了它们作为替代或互补监测工具的实用性。
从方法学的角度来看，这些结果表明，在难以覆盖单一物种的异质系统中，结合不同种类的滤食性生物是一种可靠的方法来表征污染情况。这种方法不仅没有引入偏差，还通过利用系统发育相关的分类单元重建了连贯的空间模式，有效填补了地点覆盖的空白。在海岸和河口环境中，这种方法特别有用，因为这些地区的物种分布不均匀，环境条件在短距离内变化较大。

3.3. 瓜纳巴拉湾双壳类生物中的微塑料成分
3.3.1. 聚合物鉴定
瓜纳巴拉湾双壳类生物摄入的人为微颗粒中，纤维素颗粒占主导地位（见图S6）。在回收的678个颗粒中，有173个颗粒进行了聚合物成分分析（占25.5%），这一比例在微塑料研究中被认为是可接受的（Ribeiro et al., 2025a）。在被识别的颗粒中，人为产生的纤维素颗粒（APCs）占60.0%（见图4A），在大多数地点都很常见，尤其是在S12、S13和S14处占50–100%（见图4B）。这些颗粒可能来源于再生或化学处理的纤维素纤维，广泛用于服装和家用纺织品，包括人造丝、模量纤维、莱赛尔纤维、粘胶纤维和棉基混纺材料。由于某些材料严格来说不是合成聚合物，因此应谨慎地将它们视为人为产生的纤维素微颗粒，而非传统的合成微塑料。尽管如此，它们仍然具有环境相关性，因为它们通过家庭洗涤和废水排放大量释放，容易被滤食性生物吸收，并可能含有添加剂、染料和吸附的污染物（Ladewig et al., 2015; Remy et al., 2015）。此外，香烟头作为全球最常见的垃圾，含有醋酸纤维素过滤嘴，是沿海环境中基于纤维素的人为微粒的重要来源（Ribeiro等人，2026b, 2025c；Vanapalli等人，2023）。双壳类动物中纤维素物质的主导地位反映了与人类广泛使用和持续扩散排放相关的人为纤维输入的主导作用。这种在双壳类动物中的纤维素主导现象已在多个地区得到广泛报道，包括拉丁美洲（Ribeiro等人，2025a；Ribeiro等人，2023）、北美（Rowenczyk等人，2022）、亚洲（Ghazali等人，2023）、欧洲（Br?te等人，2018；Lefebvre等人，2023）和非洲（Sparks等人，2021），表明这是一种全球普遍存在的污染模式。双壳类动物中观察到的纤维素主导地位反映了与纤维产品相关材料的主导地位以及人类的广泛使用，表明环境污染是持续且分散的。下载：下载高分辨率图片（466KB）下载：下载全尺寸图片图4. 来自巴西瓜纳巴拉湾十五个采样点的双壳类动物中微塑料的总体聚合物组成（A）和空间分布（B）。聚酯排在第二位（21.9%），其空间分布更为分散（见图4B），在某些牡蛎和P. viridis中占比很高（50–71.4%）。这种聚合物是全球产量最大的合成纤维，广泛用于纺织品、服装、织物、渔网和绳索（Hossain等人，2025），这进一步强调了家庭废弃物和渔业作为瓜纳巴拉湾微塑料主要来源的作用。聚酰胺（8.8%）和聚丙烯（7.5%）存在于所有物种中，但在某些地点仅零星检测到（14.3–42.9%）。聚酰胺广泛应用于渔具、绳索、织物、纺织品以及汽车和工程部件，反映了渔业、港口和城市来源的结合（Jankauskas等人，2024）。尽管聚丙烯在包装、一次性消费品和瓶盖中的使用非常普遍，但由于固体废物管理不善，它仍然在沿海环境中零星出现。聚甲基丙烯酸甲酯仅在P. perna的S5点检测到，表明其来源可能是局部的工业或城市污染，而不是来自亚克力玻璃、涂层和海洋应用的广泛扩散。聚乙烯是全球产量最大的塑料之一，广泛用于包装、薄膜和容器，但在双壳类动物中的比例最低，可能是因为它的保留能力较弱，且更倾向于分解成较小的颗粒，这些颗粒会沉淀在最佳摄入范围之外。纤维素和聚酯基聚合物的主导地位表明，家庭废水和日常材料使用是微塑料输入的主要途径，而工业、港口相关和渔业活动则是次要但局部重要的来源。尽管没有进行统计测试，但这些模式表明颗粒组成存在空间变异性，可能反映了整个海湾内局部来源和环境过程的差异。物种之间的差异有限，通常次于空间模式，这进一步加强了颗粒的定性特征主要由环境变化驱动的观点。需要注意的是，聚合物鉴定基于了一部分颗粒，而30–50 μm范围内的颗粒没有经过光谱验证，而是根据视觉标准进行识别的。因此，将它们分类为微塑料时应谨慎对待。尽管设计上具有代表性，但每个地点和物种的颗粒数量有限，所以报告的比例应谨慎解读为指示性数据，而不是全面的数据。这一局限性反映了当前微塑料研究中的分析限制，特别是对于难以化学表征的较小颗粒，尽管它们可能对生物吸收仍有意义。3.3.2. 尺寸瓜纳巴拉湾双壳类动物摄入的微塑料中，小颗粒较为普遍。最小尺寸类别（30–500 μm）平均占P. perna的75.5%（50–93.1%），P. viridis的56.5%（30.8–80%），Crassostrea sp.的76.2%（57.1–93.7%）（图5A）。第二丰富的尺寸类别（500–1,000 μm）占微塑料的11.6–24.7%，而更大颗粒（>1,000 μm）在所有物种和地点的出现频率逐渐降低。较小微塑料的主导地位与碎片动力学和有利于细颗粒在沿海水域持续存在和传输的流体动力学过程一致（Liro等人，2023；Zhao等人，2024）。较小的微塑料悬浮时间更长，从而更容易被滤食性生物捕获，而较大颗粒则更可能沉淀、卡在沉积物中或在进食过程中被排除（Lin等人，2024；Provenza等人，2025）。观察到的尺寸分布表明，双壳类动物主要反映了水柱中可生物利用的较小微塑料部分。下载：下载高分辨率图片（677KB）下载：下载全尺寸图片图5. 从巴西瓜纳巴拉湾十五个采样点收集的双壳类动物中回收的微塑料的尺寸（A）、形状（B）和颜色（C）分布。3.3.3. 形状在瓜纳巴拉湾的双壳类动物中，纤维占微塑料形状的绝大多数。纤维占了97.0–99.0%，而碎片的出现频率较低（0.7–2.1%），薄膜仅在S2点的Crassostrea sp.中记录到（见图6B）。纤维的主导地位与全球范围内双壳类动物的情况一致，反映了它们在水柱中的高度持久性、浮力以及被滤食性生物的有效保留（Khanjani等人，2023）。与更坚硬或不规则形状的颗粒相比，纤维的柔韧性可能增强了其在鳃结构中的保留能力（Wu等人，2022）。纤维与广泛的家庭和工业来源相关，主要来自纺织品清洗、渔具和降解的绳索（Ribeiro等人，2025a）。相比之下，碎片由于形状和密度的原因，更容易从水柱中快速沉淀，尤其是在湍流较小或沉积速率较高的区域（Khanjani等人，2023）。碎片可能在沉积物或海岸线区域积累，使其更难以被滤食性生物捕获（Jankauskas等人，2024）。薄膜的零星存在表明其结构更脆弱，导致更快降解，反映了包装材料或塑料袋的局部或短暂输入，这些输入限制了它们在活跃输入区域之外的环境持久性（Ribeiro等人，2025a）。总的来说，形状分布突出了由悬浮的、柔性的颗粒主导的污染特征，这些颗粒容易被双壳类动物的滤食过程捕获。下载：下载高分辨率图片（615KB）下载：下载全尺寸图片图6. 使用双壳类动物作为巴西海岸（A）与瓜纳巴拉湾（B）的微塑料监测对比。3.3.4. 颜色在瓜纳巴拉湾双壳类动物摄入的十一种不同颜色颗粒中，透明微塑料最为常见。它们分别占P. perna的80.0%、Crassostrea sp.的70.9%和P. viridis的54.6%（见图5C）。黑色微塑料占9.5–25.8%，其次是蓝色（6.5–10.3%）和粉色（1.6–3.6%），其他颜色则零星出现且频率较低。透明微塑料在双壳类动物和其他环境基质中普遍存在，其来源与含有来自纺织品的合成纤维的家庭洗衣、渔具和未经处理的城市废水有关（Amin等人，2025；Ding等人，2021；Khanjani等人，2023）。风化过程，如光降解和化学老化，逐渐减少了颗粒的色素，使其变得透明。黑色微塑料通常与轮胎磨损颗粒、降解的橡胶基材料或严重风化的深色塑料有关，这些来源在近岸径流和港口相关污染中较为常见（Huang和Xu，2022；Neto等人，2023）。蓝色微塑料来源于合成绳索、渔网或塑料容器，这些在海洋垃圾中常见，特别是在港口和沿海捕鱼区（Ribeiro等人，2025a）。物种之间的颜色谱重叠表明它们共同暴露于相同的可生物利用微塑料池中，以透明、黑色和蓝色颗粒为主。这种一致性进一步强调了这些双壳类动物作为瓜纳巴拉湾主要微塑料污染模式监测器的有效性。总体而言，积累颗粒的定性特征在瓜纳巴拉湾也表现出空间异质性，尽管不如浓度明显。大多数地点以纤维素物质为主，但在某些站点聚酯、聚酰胺和聚丙烯的比例有所增加，表明沿海湾的来源组成发生了变化。同样，最小尺寸类别在整个系统中占主导地位，但某些地点中等尺寸类别的贡献相对较大，表明局部存在碎片化、保留或流体动力学分选的差异。形状是空间变化最小的属性，纤维几乎普遍存在，而颜色谱在不同地点之间表现出中等程度的变异，同时透明和黑色颗粒的一致性占主导。这些结果共同表明，双壳类动物不仅捕捉到了污染程度? 空间梯度，还揭示了海湾内人为颗粒的定性特征的局部差异。3.4. 微塑料污染的背景综述3.4.1. 双壳类动物中微塑料水平的全国比较瓜纳巴拉湾双壳类动物中的微塑料浓度在巴西沿海系统中属于最高水平之一。2017年至2023年间，20项经过同行评审的研究评估了巴西21种双壳类动物中的微塑料污染情况（图6A）。全国平均浓度为1.8±3.8（0.0–54.0）颗粒g-1，而本研究的平均浓度为2.4±3.1颗粒g-1（图6B）。比瓜纳巴拉湾（45.0颗粒g-1）更高的最大浓度仅在一个其他巴西地点——巴西南部的Torres Beach记录到（54.0颗粒g-1）（Jankauskas等人，2024）（表S3）。类似的较高值也在Santos河口系统记录到，达到44.1颗粒g-1（Ribeiro等人，2023）。其他巴西地区的最大浓度明显较低（11.0–6.5颗粒g-1），包括亚马逊河沿岸和南部海岸以及禁捕保护区域（表S3）。总的来说，瓜纳巴拉湾观察到的浓度超过了大多数国家的记录，使其成为巴西微塑料污染最严重的系统之一。3.4.2. 瓜纳巴拉湾微塑料污染的跨基质比较过去十年间，瓜纳巴拉湾多个环境基质中的微塑料污染得到了广泛记录。2015年至2023年间，15项经过同行评审的研究报告了整个海湾水体、沉积物和生物群中的普遍污染（图7）。采样工作主要集中在里约热内卢和尼泰罗伊附近的中部和南部区域，而北部地区采样相对较少。时间覆盖范围广泛但不连续，长期或季节性数据集有限，限制了趋势的稳健评估。下载：下载高分辨率图片（657KB）下载：下载全尺寸图片图7. 巴西瓜纳巴拉湾微塑料污染监测的采样点和数据的空间分布。基于双壳类动物的研究报道，养殖和野生P. perna中的微塑料浓度分别为0.1至6.7颗粒g-1（Birnstiel等人，2019；Rocha等人，2025），具有类似的定性特征，其中小于500 μm的透明和黑色聚酰胺纤维占主导（表S4）。尽管浓度不同，但一致的定性模式表明，该海湾内的滤食性双壳类动物主要受到家庭洗衣、渔具和未经处理的污水的影响，而不是像本研究观察到的那样受到碎片化的影响。瓜纳巴拉湾其他类群中的微塑料污染揭示了特定物种的暴露模式。商业上重要的鱼类Micropogonias furnieri在2017年至2019年间的浓度为3.7±1.6颗粒个体-1，主要由1,000–2,000 μm的透明聚酯纤维组成（Alves和Figueiredo，2023）。2022年采样的藻类含有0.3–1.5颗粒g-1，其中红藻中的浓度较高，聚乙烯碎片占主导，特别是在内湾，这与水柱中检测到的微塑料组成一致。这些藻类的浓度也高于全球基准，尤其是在内湾的样本中（Lima等人，2024）。这些结果表明，微塑料暴露跨越了多个营养级，尽管不同生物体的定性特征可能有所不同（表S4）。这些差异强调了特定生物特征在微塑料吸收中的重要性。瓜纳巴拉湾的非生物基质中也广泛报告了微塑料的存在，浓度和形状各异，聚合物类型多样。沉积物中的浓度从0.1到超过1,300颗粒m-2不等，泡沫和碎片较为常见，尤其是在海滩和近岸区域（表S4）。这些形状在双壳类动物中较少见，表明沉积物主要作为储存库，而不是直接暴露途径，除非发生再悬浮。沉积物样本还显示了更广泛的聚合物和颜色多样性，特别是泡沫状的PS和蓝色或白色物品，可能与大塑料的遗留分解有关。表层水体研究报道的浓度从0.01颗粒L-1到15,000颗粒m-3不等，碎片和薄膜占主导（表S4）。水样中的聚苯乙烯和聚乙烯普遍存在，表明来自包装和泡沫废物的贡献。尽管水溶性微塑料在形态上与双壳类动物体内的微塑料有所不同，但颜色上的相似性（如透明、黑色和蓝色）表明它们的暴露途径存在部分重叠。总体而言，水和沉积物中微塑料的不同特征强调了多矩阵监测方法的重要性。虽然非生物矩阵有助于表征来源、传输和持久性，但双壳类动物等生物矩阵提供了关于污染水平、生态暴露和潜在食物链传递的综合证据。未来在瓜纳巴拉湾的研究应扩展多矩阵评估，以更好地理解微塑料的动态，并为制定有效的缓解策略提供依据。这些差异进一步表明，双壳类动物反映的是环境中可生物利用的微塑料部分，而不是全部微塑料量，这加强了将其作为暴露指标的选择性和时间累积性的使用方式。需要注意的是，本研究没有同时进行水和沉积物的采样，因此未能捕捉到环境中所有微塑料的完整谱系。因此，未被双壳类动物保留或选择性地排除的颗粒可能在该数据集中被低估。此外，值得注意的是，瓜纳巴拉湾的研究在采样设计、时间覆盖范围、分析方法和环境矩阵方面存在显著差异，这限制了数据集之间的直接可比性。

**结论**
本研究首次对巴西瓜纳巴拉湾的双壳类动物中的微塑料污染进行了多地点、多物种的评估。该海湾是拉丁美洲污染最严重但生态意义最 bedeutenden 河口之一。所有三种滤食性双壳类动物在不同地点均显示出相同的污染空间分布模式：城市化程度较高的南部和东南部地区的污染水平较高，而偏远且受保护的中间和北部地区的污染浓度较低。尽管不同地点的物种覆盖不完全，但这种一致性表明，生态相似的双壳类动物可以互补地用于解析异质环境中的污染空间分布。颗粒特征以小于500微米的纤维为主，尤其是透明、黑色和蓝色的颗粒，这表明污染主要来源于生活污水、城市活动和渔业活动。然而，从双壳类动物体内检测到的微塑料实际上只反映了可生物利用的颗粒的部分情况，而非整个环境中的微塑料总量，这体现了颗粒的筛选、保留和排泄过程。此外，小于50微米的颗粒尚未通过光谱学方法进行验证，因此对其解读需谨慎。瓜纳巴拉湾的微塑料浓度在巴西双壳类动物中属于较高水平。通过整合空间数据和物种间数据，本研究为该海湾的污染状况建立了可靠的基线，并进一步证明了双壳类动物作为生物监测的有效指标的作用。由于这些双壳类动物可食用且在当地渔业和人类消费中具有重要意义，所检测到的污染引发了人们对生态暴露和通过食用海产品可能摄入微塑料的担忧。未来的研究应结合长期、季节性和多矩阵监测方法，以更好地了解热带河口系统中微塑料的动态及其相关风险。

**作者贡献声明**
维克托·瓦斯克斯·里贝罗（Victor Vasques Ribeiro）：撰写——审阅与编辑、原始草稿撰写、可视化、方法学、调查、数据分析、数据管理、概念化。
安德烈娅·N·费尔南德斯（Andreia N. Fernandes）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法学。
伊塔洛·布拉加·卡斯特罗（ítalo Braga Castro）：撰写——审阅与编辑、可视化、项目管理工作、方法学、数据分析、数据管理、概念化。
阿曼达·佩雷拉·桑托斯（Amanda Pereira Santos）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法学。
雷玛拉·S·戈麦斯（Raíma S. Gomes）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法学。
约纳拉·加西亚（Yonara Garcia）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法学。
凯奥·塞萨尔·阿奇莱斯·多普拉多（Caio César Achiles do Prado）：撰写——审阅与编辑、可视化、方法学。

**未引用参考文献**
Neves等人，2024年；Ribeiro等人，2023年。