鱼体微塑料污染的研究进展-凯发娱乐官网

1. 引言

当前，微塑料在各个环境中均有存在，对生态系统和人类健康具有一定的潜在风险。根据研究显示，全球海洋中的微塑料污染物自2005年以来快速增长，目前可能存在总量超过230万吨的微塑料漂浮于表层海水中。此外，微塑料在全球109个国家和地区的食物中被广泛检测到，人类通过食物摄入的微塑料数量可能性非常高。微塑料的环境风险包括对海洋生物的直接影响，如摄食器官堵塞和有毒物质的吸附。同时微塑料可以通过食物链进入心脏和肝脏等人体器官，对人体健康产生长期影响。微塑料的发展现状显示了其在环境中的广泛分布和对人类健康的潜在风险，国际社会正采取行动以减少塑料污染并积极进行保护环境。

鱼类的微塑料污染是一个全球性的环境问题，近年来的研究表明，微塑料在海洋生态系统中广泛存在，并且已经成为水产养殖和渔业生产中的一个重要关注点。微塑料可以通过多种途径进入水生生态系统，包括塑料垃圾的分解和个人护理产品中的微珠等。这些微塑料不仅对海洋环境造成物理和化学污染，还可能被海洋生物摄入，影响其健康和繁殖能力。最新的研究显示，在新西兰南部[1]某海域捕捞的150多条野生鱼中，有75%体内含有微塑料，每条鱼平均检测到含有2.5个微塑料颗粒。此外，珠江三角洲水域的野生淡水鱼体内也检测出了微塑料，平均每条鱼摄入了1.6个微塑料。不同研究结果显示，在不同地域和不同生态位的鱼类，均受到微塑料的污染。

目前，对微塑料的生态效应和生物毒性正在深入研究，已有数据表明微塑料可能对水生生物的生长、繁殖和行为产生负面影响。此外，微塑料还可能作为污染物的载体，增加了海洋环境中有害物质的生物可利用性和生物放大效应。综上所述，鱼类微塑料污染现状表明微塑料在海洋生态系统中的普遍存在和潜在风险，而相关研究和技术开发持续深入探索和解决这一关键问题。鱼类作为水生生态系统中的重要组成部分，研究其体内的微塑料可以帮助我们了解微塑料在水环境中的污染情况，同时为人体健康提供帮助。这也有助于我们更好地理解微塑料在水生生态系统中的循环过程，为制定有效的环境保护措施提供依据，使我们更全面地认识微塑料污染问题的复杂性和严重性，为解决这一全球性环境问题提供科学支持。

2. 鱼体内的mps赋存特征及分布

2.1. 微塑料的赋存特征

鱼体内微塑料的赋存特征受微塑料在海洋生态系统中的分布、种类、浓度以及它们对生态系统的影响等方面的影响。微塑料在海洋生态系统中的存在已经成为全球性的环境问题，它们可以通过食物链传递并对生物多样性及人类健康构成潜在威胁。在不同水域之间，鱼类体内的微塑料的浓度存在显著差异。例如，在北部湾海洋鱼类中，胃肠道微塑料的平均丰度大于鳃的平均丰度，且检测到微塑料以50~500微米的红色聚碳酸酯(pc)和聚丙烯纤维(pp)为主。而在珠江三角洲水域，8种野生淡水鱼中，鳃部和肠道中微塑料的丰度、粒径、形态、颜色和组成成分有所不同，其中底层鱼类摄入的多为碎片状，中上层鱼类摄入的多为颗粒状。

在鱼类体内，不同部位的丰度存在差异，微塑料在海洋鱼类的胃肠道中的平均丰度通常大于鳃的平均丰度。存在于鱼类体内的微塑料形态多样，包括纤维状，线状和薄膜状等，其中纤维状是最常见的形态。在珠江广州段及南薰礁表层水和鱼体内的微塑料分布研究中，发现鱼类体内的微塑料呈现粒径越小丰度越高的特征，主要集中在0.25~1.00 mm区间。在鱼体内的微塑料化合物类型包括多种聚合物，如聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯等，这些聚合物的种类和丰度可以反映微塑料的来源和环境中的分布特征。鱼类对微塑料的摄入具有粒径偏好性，不同粒径微塑料的累积量存在差异。随着暴露时间的延长，鱼类对微塑料的清除量增加，但大粒径的微塑料不易排出，表明微塑料在鱼类体内存在生物累积现象。鱼类体内微塑料的存在可能会影响其生长、繁殖和子代发育，并可能成为其他污染物的载体，对海洋生态系统构成潜在威胁。

2.2. 分布情况

微塑料污染在全球范围内的水域中普遍存在，包括近岸海域、大洋、河流、湖泊、河口湿地等。海洋中微塑料呈动态分布，随着时间、季节和海水活动等条件的改变而变化。研究表明，微塑料存在于北极冰、大西洋、南极洲、中国及其周边水域、地中海、西北太平洋中，反映微塑料在海域中不受限制的分布。其中水体中的沉积物作为部分底栖鱼类的食物来源，也是海洋微塑料最重要的“汇”，其中聚氯乙烯(pvc)、聚醚砜树脂(pes)、聚酰胺(pa)和聚苯乙烯(ps)是高密度塑料，容易沉降到海洋底部。有研究证实，聚乙烯(pe)和聚丙烯(pp)密度小，具有浮力，漂浮在海面上，同时深海的海底也有微塑料的存在。从南极到北极，从水体到沉积物，微塑料无处不在，不同海域里微塑料丰度的差异较大，表明微塑料在海洋环境中的分布不均匀，由于试验方法的不同，导致其丰度差异，水体中和沉积物中的微塑料是鱼类及其他水生生物的摄入途径，所以环境中的微塑料浓度将直接影响环境中生物体内的微塑料浓度。微塑料的平均丰度在不同种类、不同地区的鱼类中也有所不同。例如，北京市北运河的研究发现，水体和沉积物中的微塑料污染处于中等水平，而鱼类肠道内的微塑料丰度较低。在日本，东京湾、大阪湾、琵琶湖等地的调查显示，四成的鱼类体内检出了微塑料。白洋淀及上游河流的研究也发现了水体、沉积物和鱼类体内的微塑料分布，显示出人类活动是微塑料污染的重要来源，不同地区，不同鱼种皆受到微塑料的污染。本文总结出显示不同地区鱼类受微塑料污染的特征(见表1)，这些研究结果表明，微塑料污染是一个全球性的环境问题，对水生生态系统和人类健康构成潜在威胁。

table 1. comparative summary of the literature on microplastics found in fish from different regions

表1. 有关不同地区鱼类体内发现的微塑料的文献对比总结

2.3. 影响因素

2.3.1. 人为活动

首先是塑料生产与使用，随着塑料制品的泛滥，人类大量生产和广泛使用塑料制品，如塑料袋、塑料瓶、塑料包装等，这些塑料制品在使用后如果没有得到妥善处理，随意丢弃在环境中，经过风吹、日晒、水流冲刷等自然作用以及机械磨损等，会逐渐破碎、分解成微塑料颗粒，当其进入到水体中，就增加了鱼类接触和摄入微塑料的风险。其次，合成纤维在纺织业中被大量使用，在洗涤衣物的过程中，合成纤维衣物会不断释放出微小的纤维颗粒。这些纤维颗粒通过污水排放系统进入到自然水体中，成为微塑料的重要来源之一，进而影响到鱼类生存的水环境。

另一方面是渔业活动，渔业生产中会使用大量的渔网、渔线、浮标等渔具，这些渔具在使用过程中可能会因为损坏、丢失或废弃等原因被遗弃在水中，长期浸泡在水中的塑料渔具会逐渐分解成微塑料，并且这些微塑料在水中的存在时间较长，容易被鱼类误食。船舶在航行过程中会产生各种废弃物，如油漆碎片、橡胶密封件等塑料制品。同时，船舶的压载水排放也可能携带微塑料，这些物质进入水体后，会增加微塑料在水环境中的含量，对鱼类造成潜在的摄入风险。

2.3.2. 鱼种差异

在不同鱼类间差异主要为食性和栖息环境两方面。

第一，草食性鱼类主要以水生植物为食，由于水生植物通常生长在相对较为清洁的水域环境中，受微塑料污染的程度相对较低。而杂食性鱼类的食物来源广泛，包括水生植物、小型水生动物以及有机碎屑等，它们生活的水域环境较为复杂，接触微塑料的机会相对较多。肉食性鱼类主要以其他水生动物为食，虽然它们不会直接摄入水生植物中的微塑料，但由于其食物链较高，猎物可能已经摄入了微塑料，从而导致肉食性鱼类间接摄入微塑料。

第二，淡水鱼类生活在河流、湖泊等淡水环境中与海洋相比，淡水环境中的微塑料来源相对较少，主要包括生活污水排放、农业面源污染、垃圾填埋渗出液等，而海洋鱼类栖息在广阔的海洋中，面临着更为复杂的微塑料污染情况，来源也更加广泛。

3. 微塑料的分析方法

3.1. 消解方法

鱼类体内微塑料的消解方法主要用于检测和分析微塑料的含量和分布的前处理。根据已有的研究结果显示，其中一种有效的消解方法是使用过氧化氢和硝酸的叠加使用，这种方法对微塑料的影响较小，同时可以通过表面活性剂结合超声处理来降解油脂，提高过滤速度，改善检测环境。此外，还有研究表明[7]，使用10%的氢氧化钾(koh)作为消解液，在50℃下振荡6小时，也可以作为分离提取生物组织微塑料的选择方案。这些方法都可以帮助研究者更准确地检测和分析鱼类体内的微塑料污染情况。

3.2. 观察方法

微塑料的观察鉴定方法主要包括以下几种：

显微镜图像分析法：这种方法基于视觉识别法，结合高分辨率显微镜和先进的图像分析软件，可以提升检测的准确性和效率。显微镜放大图像的功能有助于分析微粒表面的纹理和结构等信息，尤其是针对具有独特结构的微塑料。有研究者利用复合光学显微镜分析了6组不同类群的130个浮游生物个体，平均每组检测到1个塑料颗粒，并发现此类塑料颗粒属于被检测类群最常摄入的微塑料类型，通过软件辅助实现自动化识别和计数，减少人为误差。但是目前的研究表明，使用显微镜对各类塑料颗粒的错误识别率一般超过20%，对透明微塑料的误识率高达70%，外观类似微塑料的颗粒仅靠显微镜很难区分，还需配合其他方法鉴定。

光谱分析法：包括傅里叶变换红外光谱法(ftir)和拉曼光谱法(raman)。傅立叶变换红外光谱法可根据塑料颗粒的特征光谱获得具体的聚合物信息，通过测量样品对红外光的吸收特性来揭示微塑料的化学结构有反射和透射两种模式，可用于微塑料的检测。透射模式能够提供高质量光谱，但需要红外滤光片，而反射模式可以快速分析一定厚度和不透明的样品，较适合检测环境样品中的微塑料，因此可以根据不同的需求灵活地选取操作模式对特定的样品进行分析。傅立叶变换红外光谱法具有不破坏样品、预处理简单、不受荧光干扰、还可对滤膜进行自动分析等优点，被广泛用于微塑料的定性检测与成分分析。但目前不能检测环境中更小的塑料颗粒，对于不透明/黑色的塑料微粒分析也较为困难。此外，样品中的水分还会干扰鉴定，要丢观察的样品必须彻底干燥处理。

红外拉曼显微镜：拉曼光谱是利用光散射原理获取微塑料分子的振动信息，对化学成分进行精准识别，结合了可见光显微镜的空间分辨能力与红外拉曼的光谱辨别能力，适用于微塑料的快速成像和化学成像分析。该方法是一种基于光的非弹性散射的振动光谱技术，当激发光照射到样品上时，由于分子的振动而使激发光发生非弹性散射并产生拉曼位移，从而得到物质的特征拉曼光谱。由于在检测微塑料方面具有无破坏性、低样品量测试、高通量筛选和环境友好性等显著优势，因此迅速受到研究者青睐。同时，与傅立叶变换红外光谱法相比，拉曼法显示出更好的空间分辨率，在检测尺寸较小的微塑料方面更胜一筹，同时，具有更宽的光谱覆盖范围，对非极性官能团具有更好的响应性，不受水分子的干扰以及具有更窄的光谱带。

扫描电子显微镜法(sem)：扫描电镜是一种高分辨率显微镜，通过聚焦高能电子束扫描样品表面来产生图像，适用于观察微塑料的形貌和成分，此方法通过高能电子束扫描样品表面，获取微塑料的形态、表面特征以及三维结构等详细信息。在使用扫描电镜观察微塑料时，通常需要对样品进行特殊处理，如镀金属膜以增加导电性，并在真空环境下进行成像。扫描电子显微镜可以提供微塑料的三维形态信息，并结合能量散射x射线光谱进行元素分析，有助于区分以碳为主的微塑料与无机颗粒。扫描电镜在微塑料研究中的应用不仅限于形态观察，还包括通过元素分析判断微塑料的来源和组成，以及研究微塑料在环境中的风化过程。通过扫描电镜技术，研究人员能够更深入地理解微塑料的环境行为和潜在影响。

气相色谱–质谱联用法(gc-ms)：该方法用于分析微塑料在合成过程中使用的化学品和添加剂以及微塑料表面吸附或吸收的污染物质。质谱法检测聚合物的优势在于能够给出结构、分子量、聚合度、官能团以及端基结构等信息，通常结合其他技术联用来检测环境中的微塑料。

综上所述，当前适用于研究中的多种方法各有优势和劣势，视觉识别及显微镜图像分析法简易快速，易于识别，但是不能鉴别全部微塑料颗粒，容易误判。而其他光谱分析法，扫描电子显微镜法和气相色谱–质谱联用法精准度更高，同时也受光谱库，仪器复杂，价格高昂等因素限制。研究人员也可以将多种方法相结合，提高研究的准确性。

4. 微塑料的毒性效应

4.1. 鱼类的微塑料的摄入和转移

鱼类通过摄食、被动过滤或鳃呼吸等方式摄入微塑料，其形状、大小和成分会影响被摄入的可能性。其中小于50微米的微塑料更容易被摄入，同时发现圆形或纤维状的微塑料更容易被生物体消化。塑料的摄入对鱼类的影响包括物理损伤、消化系统阻塞、以及可能的化学污染。微塑料颗粒可以吸附环境中的有害化学物质，如重金属和有机污染物，这些物质随后可能被鱼类摄入，并在体内积累，影响鱼类的生长、繁殖和免疫系统。此外，微塑料还可能通过肠道进入鱼类肌肉组织，进而影响人类食用这些鱼类时的健康风险。

微塑料在水生生物中的累积、清除与其自身尺寸、形态和聚合物类型等密切相关，水生生物的结构特异性是干扰微塑料从生物体内排泄的重要因素。同时微塑料可以通过食物链的传递，在海洋生物体内积累，进而影响到更高级别的生物，对人类健康构成潜在威胁。

关于人体摄入微塑料的途径包括饮用水、食物包装、空气中的微塑料颗粒以及通过皮肤接触合成纤维等，其对人体的影响和危害，也值得增加关注，并可能通过食物链进入人体。研究表明，微塑料在人体血液中的发现可能与心脏病发作、中风或死亡的风险增加有关。微塑料不仅在人体肠道中积累，还能穿越肠道屏障进入血液系统，对人体健康产生潜在影响。此外，微塑料还可能影响人体的造血功能，降低造血干细胞的再生能力，并可能通过吸附环境中的有害化学物质而增加健康风险[8]。

4.2. 微塑料的危害和防治

微塑料的摄入会对鱼类的多个生理和行为层面产生影响。摄入的微塑料可阻碍水产生物的消化系统，导致食欲下降、喂养效率降低和体重减轻。微塑料可分布到水产生物的各个组织，包括肝、鳃、肠、生殖腺和肌肉，对组织造成损伤，如细胞损伤、炎症和纤维化。微塑料本身的毒性以及其吸附的污染物可对组织造成损伤，包括氧化应激、细胞凋亡和dna损伤。此外，微塑料污染还可改变水产生物的行为，如觅食行为异常、回避反应受损和游泳能力下降。微塑料对海洋生物的生态毒理学效应涉及多个层面，包括物理损伤、化学毒性和生物学效应，其在生物体内的积累可能导致肠道阻塞，影响摄食、消化和吸收过程，从而对生物体的生长和生存产生直接威胁。微塑料的化学毒性表现在其自身或吸附的化学物质对生物体的毒害，如干扰内分泌系统、影响生殖健康等。此外，微塑料还可能对海洋生物产生生物学效应，如诱导氧化应激、基因表达改变等。

微塑料污染的防治措施面对微塑料污染，需要采取综合性措施进行防治。首先是源头控制，即加强塑料废弃物的回收和处理，减少塑料废弃物的产生。其次是优化水环境治理，加强水体和沉积物中微塑料的监测和控制。最后是加强科学研究，探索微塑料与生态系统之间的相互作用规律和影响机制，为微塑料污染防治提供科学依据。综上所述，微塑料对海洋生物的毒性效应涉及物理、化学和生物学等多个层面，其通过食物链的传递效应对生态系统和人类健康构成潜在风险。因此，必须加强对微塑料污染的研究，并采取有效的预防和治理措施，以减轻其对海洋生态系统的危害。

5. 结论

微塑料作为海洋中存在的较广泛的垃圾，已经在生态系统各个营养级的生物体内被发现。目前已有的研究成果都是建立在人工控制的高浓度微塑料短期暴露基础上，且其材料种类、形貌等与环境中的微塑料差异很大，目前还没有明确的证据来证明其对人体的健康危害。微塑料是一种具有较强毒性的污染物，给环境安全带来新的风险。目前，微塑料对海洋环境构成了严重的危害，如何有效地减少其对海洋生态环境的影响是当前研究的重难点。探索环境微塑料在人体内的潜在累积行为，揭示环境水平长期暴露下微塑料对人体健康的潜在影响，进而为环境微塑料污染防治提供直接证据，这也是当前亟待解决的科学问题和社会问题。在鱼体内消化微塑料的具体机制尚不清楚，应进一步探索研究，未来的研究应深化生态系统中不同地理位置对生物的影响，以便更好地评估微塑料的生态风险[9]。

参考文献