微塑料对茅尾海表层水中多环芳烃分布与迁移的影响机制研究

Microplastic pollution in marine environment is now a hot issue in environmental sciences. Because of its distinctive characteristic that can adsorb polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), microplastics in aquatic environment deeply affect the distribution and migration of PAHs in the “estuary-coastal water” system and the “particle-water” interface. However, the determining factors and the underlying mechanism are virtually unknown. This study intends to investigate the seasonal changes of PAHs affiliated with microplastics in surface water of Maowei sea and its estuaries. The spatial and temporal distribution of the combined pollution of microplastics and PAHs will therefore be found. Based on the long-term field and short-term indoor simulation experiments, the influence of microplastics with "environmental characteristics" on the sorption-desorption process of PAHs in water will be explored. Then the key factors affecting the interaction between microplastics and PAHs in water will be clarified, and the influencing mechanism of microplastics on PAHs migration in water was revealed. The results will provide a scientific basis for the risk control and ecological environment improvement of the combined pollution of microplastics and PAHs in Maowei sea.

海洋微塑料污染是当前环境科学领域的研究热点之一。因微塑料易与多环芳烃（PAHs）结合，故其在水体中的存在深刻地影响着PAHs在“河口-近海”系统以及“颗粒物-水”相间的分布与迁移，但其影响因素与作用机制目前尚未被清楚地认识。为此，本项目拟对茅尾海及入海河口表层水中微塑料与PAHs复合污染进行季度性调查，找出微塑料与PAHs复合污染的时空分异规律，结合微塑料野外长期暴露及室内短期暴露模拟实验，探讨具备“环境特征”的微塑料对水中PAHs的吸附-解吸过程的影响，明确影响水中微塑料与PAHs相互作用的关键因子，揭示微塑料对PAHs在水中迁移的影响机制。研究结果将为茅尾海微塑料与 PAHs 复合污染风险管控与生态环境改善提供科学依据。

为阐明典型“流域-河口-近海”系统表层水中16种EPA优控PAHs多介质环境行为，于2020年9月、2021年1月、4月及7月对茅尾海及其入海河流流域表层水中溶解态、颗粒态及微塑料表面PAHs进行了调查分析。基于调查结果，探讨了研究区表层水中PAHs在“悬浮颗粒物-水”以及“微塑料-水”间的分配行为。同时，于近海真实环境中暴露制备了具有环境特征的微塑料样品，并将其于室内进行了吸附模拟实验。结果显示：研究区表层水中溶解态、颗粒态及微塑料表面PAHs含量范围分别为21.68—278.71 ng/L、12.46—87.27 μg/g、12.53—118.45 μg/g，整体处于轻微—中度污染水平，但BaP检出率较高，故其潜在的生态风险不容忽视，需引起注意；研究区表层水中各形态PAHs均以生物质燃烧源为主，其次为石油泄露与生物质燃烧混合来源；研究区表层水中微塑料主要为大粒径（0.5—5 mm）蓝色纤维，其丰度范围为0.16—14.56 个/L，处于国内较低污染水平；研究区PAHs“悬浮颗粒物-水”分配系数（Kp）范围为3.64—18668.86 L/g，部分单体Kp受DO、pH及温度影响显著；“微塑料-水”Kp范围为4.27—388098.06 L/g，且大部分单体受海水理化性质影响不显著；环境特征微塑料（PA6）对Phe的吸附于24 h后趋于饱和，且相比未暴露于海水中的PA6，暴露30 d、60 d的PA6平均吸附容量要分别高1.25、1.4倍。本项目的研究结果可作为平陆运河开通前后研究区PAHs、微塑料复合污染管控的重要参考。建议进一步加强研究区秸秆、生活垃圾焚烧及废水排放、船舶燃油安全管控，并可基于项目调查数据，围绕运河建设期、运营期PAHs入海通量变化、源排放特征变化等开展预测研究。