几内亚湾沿岸咸水和淡水溪流中的微塑料分布、生物累积及生态风险

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》:Microplastic Distributions, Bioaccumulation, and Ecological Risk in Brackish and Freshwater Creeks off the Gulf of Guinea

【字体: 时间:2026年06月07日 来源:Estuarine, Coastal and Shelf Science 2.6

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  塞缪尔·奥拉通德·波普奥拉(Samuel Olatunde Popoola)|奥佩耶米·奥托洛林·奥亚托拉(Opeyemi Otolorin Oyatola)|阿卜杜勒穆吉布·博拉吉·哈姆扎特(Abdulmujeeb Bolaji Hamzat)|阿金通德·阿德沃莱·阿德格比特(

  
塞缪尔·奥拉通德·波普奥拉(Samuel Olatunde Popoola)|奥佩耶米·奥托洛林·奥亚托拉(Opeyemi Otolorin Oyatola)|阿卜杜勒穆吉布·博拉吉·哈姆扎特(Abdulmujeeb Bolaji Hamzat)|阿金通德·阿德沃莱·阿德格比特(Akintunde Adewole Adegbite)|拉菲乌·奥拉尼伊·达达·谢勒(Rafiu Olaniyi Dada Shelle)|努比·奥卢布恩米·阿尤拉(Nubi Olubunmi Ayoola)|埃丝特·卡罗·奥格内德(Esther Karo Oghenede)|所罗门·莫尔迪(Solomon Mordi)|泰沃·阿杜拉格贝米·阿耶尼(Taiwo Aduragbemi Ayeni)|塞缪尔·塞贡·达沃杜(Samuel Segun Dawodu)
尼日利亚海洋学与海洋研究所物理与化学海洋学系,邮政信箱12729,维多利亚岛,拉各斯,尼日利亚

摘要

本研究旨在调查尼日利亚西南部两个咸淡水和淡水系统——五贝壳溪(Five Cowrie Creek,FCC)和伊马昆奥米伊塞溪(Imakun Omi Ise Creek,IMK)中微塑料(MP)的丰度、形态和生态风险。2025年1月至2月期间,使用浮游生物网和Van Veen采样器收集了24个水样和沉积物样本。从在这两条溪流中进行小规模捕鱼活动的当地渔民那里采集了15种鱼类样本。通过真空过滤从水样中提取微塑料,而沉积物中的微塑料则通过密度分离和湿筛分相结合的方法分离出来。使用DM3便携式数字显微镜对微塑料的丰度、颜色和形状进行了视觉识别。利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR_ATR,Agilent Cary 630)确定了聚合物类型。IMK表层水和沉积物中的微塑料浓度范围分别为100颗粒/升至230颗粒/升;FCC则为100颗粒/千克至210颗粒/千克。其中,纤维状微塑料占主导地位(占比33%至80%),黑色和蓝色是最常见的颜色。在水样和沉积物样本中,主要的聚合物类型是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。鱼类样本的胃肠道(GIT)中微塑料含量高于其他组织,表明这些微塑料可能是通过摄食表层水意外摄入的。对FCC和IMK中微塑料的风险评估显示,FCC的危害等级为1I-IV级,而IMK的危害等级为I-II级,表明咸水环境中的污染压力和生态风险相对较高。这两个水系中的微塑料来源于城市、家庭和工业活动等多种来源,这突显了加强固体废物和废水管理的必要性。
本研究扩展了关于淡水和咸水系统中微塑料污染的知识体系。

引言

微塑料(MPs)是指尺寸在1微米到5毫米之间的塑料颗粒。它们在环境中广泛分布且具有高度持久性。由于其微小的尺寸、多样的形态和潜在的毒性,它们对海洋生物构成了重大威胁(Sharma等人,2022年;Singh等人,2025年)。根据来源不同,微塑料通常被分为初级微塑料和次级微塑料,主要由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)等聚合物组成(Chen和Chen,2020年;Faisal等人,2025年)。由于体积小和独特的物理化学性质,微塑料容易与水、沉积物等环境介质相互作用,释放有毒物质并吸附污染物,包括有机污染物和重金属(Ashton等人,2010年)。这些特性,加上水流、波浪和风等水动力过程,以及靠近城市和农业活动的影响,促进了微塑料的广泛分布,并增强了其在水生生态系统中的生物可利用性(Singh等人,2025年)。
城市化和工业化使全球塑料产量从1950年的200万吨增加到2018年的3.48亿吨(Kumar等人,2021年)。由于塑料具有低成本、易于制造、重量轻和耐用性等独特优点,被广泛应用于各种产品中。这些材料还具有良好的电绝缘和热绝缘性能,并且耐冲击、耐腐蚀、耐化学物质和水分(Radhakrishnan等人,2023年)。尽管塑料制品被广泛使用,但只有6%至26%的塑料被回收利用,导致每年产生大量塑料垃圾。不当的废物管理方式会加剧环境中的塑料污染(Schr?der等人,2023年;Haque等人,2024年;Tyllianakis等人,2025年)。一旦塑料进入环境,它们会通过光化学氧化、生物活动、物理磨损和机械应力降解,最终形成更小的颗粒,即微塑料(Alvarez-Lopeztello等人,2021年;Shekoohiyan和Akbarzadeh,2022年;Cui等人,2024年;Tian等人,2024年)。
2022年,在联合国环境大会(UNEA-5.2)第五次会议上,一致通过了制定具有国际约束力的塑料污染治理法规的历史性决议(Tessnow-von和Billon,2019年)。虽然塑料主要在陆地上使用,但仍有大量塑料通过地表径流、风传播和直接倾倒进入水生系统。河流系统贡献了高达80%的进入海洋的塑料垃圾(Cook等人,2021年;Meijer等人,2021年)。微塑料进入水生环境后,会根据其密度、成分和形状悬浮在水中或沉入沉积物中(Tien等人,2020年;Cook等人,2021年)。由于粘土矿物和/或生物体的吸附作用,微塑料的密度会增加(Anderson等人,2016年;Stride等人,2024年;Dykes等人,2026年)。
微塑料已在河流、湖泊和海洋中广泛检测到,它们可能被水生生物摄入,在组织中积累,干扰其摄食、生长、繁殖和免疫反应(Khalid等人,2021年;Di等人,2025年)。它们还能改变营养循环和微生物群落,从而影响生态系统功能(Seeley等人,2020年;Wang等人,2022年)。
重要的是,微塑料作为持久性有机污染物、重金属、药物和微生物的载体,增加了毒理学风险,并促进了生物积累和营养级传递(Prata等人,2020年;Borsetto等人,2025年)。这些影响引发了严重的生态和食品安全问题,尤其是在鱼类作为主要蛋白质来源的地区(Jia等人,2023年)。
在尼日利亚,已有研究报道了沿海和河口系统中微塑料的丰度,其中纤维状微塑料是与家庭废水、洗衣废水、纺织工业以及渔具和绳索降解相关的最主要形态(Akinhanmi等人,2023年;Alimi等人,2021年)。然而,同时研究水、沉积物和鱼类中微塑料的综合研究仍然很少,特别是在流入大型泻湖和河口的溪流中。这类系统在生态和社会经济方面具有重要意义,提供渔业资源、交通便利、娱乐场所以及调节泻湖盐度和生产力的淡水补给。
五贝壳溪(Five Cowries Creek,FCC)和伊马昆奥米伊塞溪(Imakun-Omi-Ise Creek,IMK)为评估尼日利亚西南部的微塑料污染提供了对比鲜明的案例研究。FCC位于拉各斯,是一个高度城市化的河口溪流,直接受到拉各斯泻湖咸水的影响,周围人类活动频繁。这些人为活动包括交通、渔业、娱乐服务和酒店业,使其极易受到微塑料污染。
相比之下,IMK位于尼日利亚西南部奥约州(Oyo State)的奥贡水域(Ogun Waterside),是一个半农村的淡水系统,发源于沙基(Shaki)附近,最终流入莱基泻湖(Lekki Lagoon),后者又与拉各斯泻湖相连。尽管城市化程度较低,但该地区仍存在密集的渔业活动、娱乐活动和当地废物处理。此外,该地区还有报道的疏浚活动。这条溪流为莱基泻湖提供了重要的淡水补给,对其生态功能至关重要(Olusegun和Olugbenga,2024年)。
关于拉各斯泻湖系统中微塑料的现有研究主要集中在它们的存在和一般特征上,为了解这种沿海环境中的微塑料提供了有用的初步信息(Olarinmoye等人,2020年;Akinhanmi等人,2023年;Dada和Bello,2023年;Idowu等人,2026年;Shokunbi等人,2024年;Olarinmoye等人,2020年;Shittu等人,2025年)。然而,这些研究在空间上存在局限性,未能充分反映相互连接的溪流中微塑料分布的异质性。特别是对于五贝壳溪和伊马昆奥米伊塞溪,尽管它们在泻湖网络中具有重要的生态和社会经济意义,但相关数据仍然缺乏。
同时研究这两个溪流系统为比较尼日利亚西南部一个城市河口溪流(FCC)和一个半农村淡水溪流(IMK)中的微塑料污染提供了独特的机会。本研究对尼日利亚西南部一个高度城市化的咸水溪流和一个半农村淡水系统中的水、沉积物和鱼类中的微塑料进行了比较性的生态系统级评估。通过同时研究水、沉积物和鱼类中的微塑料,本研究旨在全面了解污染水平、主要形态类型以及微塑料的潜在生态和人类健康影响。
本研究将为尼日利亚水生环境中的微塑料污染提供基线数据,并为支持环境管理策略、提高公众意识和制定减少塑料废物进入水生系统的政策框架提供关键证据。

章节摘录

研究区域

本研究在尼日利亚西南部的咸淡水和淡水系统中进行。五贝壳溪(FCC)位于拉各斯泻湖的东部,周围环绕着密集的住宅区和工业设施。FCC接收家庭污水、工业废水和地表径流,成为人为污染物的主要汇(Shelle和Popoola,2021年;Akinnigbagbe等人,2025年)。它同时充当交通通道

水体和沉积物中的盐度浓度及微塑料丰度

FCC的盐度范围为26.52‰–32.38‰,属于咸水环境;而IMK的盐度范围为0.04‰–0.82‰,属于淡水环境(见电子补充图1)。图3展示了从每个站点收集的水样和沉积物样本中的微塑料分布情况。微塑料颗粒浓度在FCC 4处为100颗粒/升,FCC 1处为490颗粒/升,平均浓度为191.67±109.52

结论

本研究调查了尼日利亚西南部一个高度城市化的咸水溪流(FCC)和一个半农村淡水溪流(IMK)中水、沉积物和鱼类样本中的微塑料(MPs)的分布及其相关生态风险。微塑料按尺寸分类,重点关注100至500微米范围内的颗粒。IMK淡水溪流中的微塑料丰度范围为100颗粒/升至230颗粒/升,沉积物中的微塑料丰度范围为100颗粒/千克至210颗粒/千克

作者贡献声明

所罗门·莫尔迪(Solomon Mordi):撰写——初稿,方法论。埃丝特·卡罗·奥格内德(Esther Karo Oghenede):撰写——初稿,可视化。努比·奥卢布恩米·阿尤拉(Nubi Olubunmi Ayoola):监督,概念构思。拉菲乌·奥拉尼伊·达达·谢勒(Rafiu Olaniyi Dada Shelle):调查,概念构思。阿金通德·阿德沃莱·阿德格比特(Akintunde Adewole Adegbite):撰写——初稿,可视化,方法论。阿卜杜勒穆吉布·博拉吉·哈姆扎特(Abdulmujeeb Bolaji Hamzat):可视化,方法论,正式分析。奥佩耶米·奥托洛林·奥亚托拉(Opeyemi Otolorin Oyatola):撰写——审稿与编辑,撰写——初稿,调查,数据整理。

未引用参考文献

Awosika等人,2009年;Elueze和Nton,2004年;Nayanathara Thathsarani Pilapitiya和Ratnayake,2024年;Ololade等人,2024年;Yuana等人,2019年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
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