《来自太阳紫外线对海洋表面塑料的分解作用》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-02-04
  • 荷兰皇家海洋研究所(Royal Netherlands Institute for Sea Research,NIOZ)在特塞尔岛的实验室进行的一项实验证实,太阳的紫外线会慢慢分解海洋表面的塑料。漂浮的微塑料大部分被分解成更小的纳米塑料颗粒,部分被分解成可被细菌完全分解的化合物。该研究结果发表在《Marine Pollution Bulletin》上。
    NIOZ的博士生Annalisa Delre及其同事通过计算统计认为,每年大约有2%的漂浮塑料可能以细菌降解的方式从海洋表面消失。这一数据看起来小,但年复一年,累积起来数量很多。数据显示,自20世纪50年代以来,阳光可能已经降解了大量被扔进海洋的所有漂浮塑料。
    自20世纪50年代塑料开始大规模生产以来,大量塑料垃圾通过河流、风或人为倾倒进入海洋。但是,海洋中实际发现的塑料数量只占海洋塑料输入的小部分。大部分的塑料实际上已经消失了。在科学上,这个问题被称为“消失的塑料悖论”。
    为了研究紫外线的降解是否可以解释一些消失的塑料,Delre和同事在实验室里进行了实验。研究人员在一个装满模拟海水的容器中混合了塑料碎片。在一盏模拟太阳紫外线的灯下自动搅拌这种塑料液体,然后捕捉并分析了从降解的塑料块中浸出的气体和溶解的化合物,包括纳米塑料。通过这些测量,研究人员发现每年至少有1.7%的(可见的)微塑料分解。在大多数情况下,它被分解成越来越小的碎片,包括(看不见的)纳米塑料和分子。但是有可能,其中一些可以被细菌进一步分解,只有一小部分最终被完全氧化成相对无害的二氧化碳。
    如果进行更复杂的计算,考虑到漂浮塑料释放到海洋、搁浅和海洋表面持续的光降解,阳光的分解可能已经将22%释放到海洋的漂浮塑料转化为更小的溶解颗粒和化合物。NIOZ的研究员、乌得勒支大学地球科学系教授Helge Niemann指出,通过这些计算,科学家们在失踪塑料悖论中找到了海洋塑料降解重要的一部分。
    Niemann强调,这项研究证实在某种程度上,微塑料是可以被细菌完全分解的物质。但另一方面,塑料作为看不见的纳米颗粒留在水中。在早期的一项研究中,Niemann及其同事用瓦登海海水和北海水已经表明,相当一部分消失的塑料以不可见的纳米颗粒形式漂浮在海洋中。这些颗粒对海藻、鱼类和海洋中其他生物的影响在很大程度上还不清楚。通过这些在紫外光下的实验,研究人员可以部分解释塑料悖论,但是需要继续调查剩余塑料的去向,并研究所有这些微型和纳米塑料对海洋生物的影响。最后,更重要的是,我们应该停止乱扔塑料,以减少海洋塑料含量。(刁何煜 编译)

  • 原文来源:https://www.nioz.nl/en/news/sunlight-pulps-the-plastic-soup
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  • 《自然资源部第三海洋研究所在红树叶片表面塑料垃圾的生物富集与效应研究方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-01-11
    • 近日,自然资源部第三海洋研究所海洋生物多样性实验室的海洋生态毒理学课题组依托“自然资源部北部湾滨海湿地生态系统野外科学观测研究站”(以下简称野外站)在红树叶片表面中微型塑料垃圾(MMPs)的生物富集和生物效应研究方面取得新进展。研究结果以“First evidence of meso- and microplastics on the mangrove leaves ingested by herbivorous snails and induced transcriptional responses”为题发表于国际知名期刊《Science of the Total Environment》(IF=10.753,中国科学院期刊分区表1区TOP)。 素有“海岸带卫士”之称的红树林位于陆海交界的过渡地带,极易受到来自陆、海塑料垃圾污染的双重影响。再加上红树林的根系、树干和树冠结构错综复杂,使其成为塑料垃圾的天然过滤网和聚集区。但当前研究主要关注塑料垃圾在红树林水体、沉积物和生物体中的赋存特征与来源分布,极少关注其在红树叶片表面的污染状况。红树叶片表面覆盖有较厚的蜡质层,使其易于吸附塑料等疏水性物质,虽然有研究认为红树叶片是海水和空气中微塑料重要的“汇”,但吸附在红树叶片表面的塑料垃圾是否会被栖息在枝叶上的生物摄食、富集并诱导产生生物效应?目前还未见相关的研究报道。 黑口滨螺(Littoraria melanostoma)是红树林中的优势种,它栖息于红树枝叶上,无选择性地摄食新鲜的红树叶片和叶片表面的真菌、微藻或表皮植物细胞,属于植食性机会主义摄食者。课题组依托野外站在北部湾四大典型红树林湿地,分别位于北海的金海湾(JHW)和大王步村(DWB)、廉州的新田村(XT)以及防城港的石角村(SJ),开展现场调查时发现,泡沫塑料(EPS)普遍吸附于SJ红树林的红树叶片表面,尤其在内滩最为明显,同时还发现黑口滨螺与EPS共存在红树叶片表面。通过深入调查和研究,本研究取得以下主要发现:(1)MMPs包括中型塑料(5 mm−25 mm)和微塑料(1 μm−5 mm)在红树叶片上的含量(0.01 ± 0.00−0.42 ± 0.15个cm-2)略高于上海陆地观赏植物叶片上的含量(0.07−0.19个cm-2),MMPs在北部湾黑口滨螺消化道中的含量在全球范围处于中下水平;(2)MMPs在SJ红树叶片表面的含量显著高于其它红树林,并且EPS占比最高,这是由于SJ红树林周边分布了大量的蚝排,作为当地养殖牡蛎和鱼类的重要设施,蚝排上安装了大量的EPS用于增强浮力和固定养殖设备。这些蚝排由于天气和人为原因而遗失或丢弃后易成为“幽灵渔具”,进入红树林被截留后可能是造成泡沫塑料大规模污染的重要原因;(3)对MMPs的含量、比例、检出率等数据进行相关性分析后发现,通过红树叶片是MMPs进入黑口滨螺体内的有效途径,且尺寸越大和分布越广的EPS更容易被滨螺“偶遇”并摄食;(4)通过高通量转录组测序和生物信息学分析,我们挖掘出黑口滨螺消化腺中的11个涉及到代谢、肠粘膜免疫系统和细胞信号转导的敏感基因,有望作为指示环境浓度MMPs生物效应的潜在生物标志物,为将来的生态预警监测和风险评估奠定基础。此外,MMPs表面附着的大量硅藻,尤其是有害藻类,也可能会提高MMPs的生态风险。总的来说,本研究结果为揭示红树叶片上MMPs的行为、来源和生物效应提供了全新视角,有助于全面了解塑料垃圾在红树林生态系统中的生物地球化学循环,并为建立基于全生命周期的蚝排等养殖装置的科学管控体系提供科技支撑。 方超副研究员为论文的第一作者,薄军研究员为通讯作者。研究工作得到了自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费长期观测与研究项目“北部湾典型海洋生态系统观测与研究”、自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费、福建省自然科学基金面上项目和厦门市青年创新基金项目的资助。 论文链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S0048-9697(22)08344-9.
  • 《研究揭示海洋上方空气中微塑料的扩散》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-12-31
    • 以色列魏茨曼科学研究所的一项研究揭示微塑料(微塑料被定义为直径小于5毫米的颗粒)正成为一个严重的生态问题。微塑料被卷进大气,随风飘散到海洋中遥远的地方。这种微小碎片可以在空气中停留数小时或数天,影响海洋环境并通过食物链影响人类健康。 该研究所地球与行星科学系的Ilan Koren教授和植物与环境科学系的Assaf Vardi教授的小组成员Miri Trainic博士指出,一些研究已经显示在海岸线附近水面上方的大气中发现了微塑料,但是他们惊讶地发现,在看似纯净的水面之上,有无数的微塑料。 该研究所地球与行星科学系Koren、Vardi和Yinon Rudich教授已经开展了多年的研究以理解海洋与空气之间的界面。虽然海洋从大气中吸收物质的方式已经得到了很好的研究,但相反的过程——气溶胶化,即挥发物、病毒、海藻碎片和其他颗粒从海水扩散到大气中的研究却很少。 作为这项研究的一部分,科学家们在2016年"塔拉"号研究船运行期间,收集了气溶胶样品。Weizmann团队将他们的测量设备的入口贴在"塔拉"号的一根桅杆顶部(以避免任何由帆船本身产生的气溶胶)。 识别和量化气溶胶样本中的微塑料碎片远非易事,因为在显微镜下很难发现这些微粒。为了确切了解进入大气的塑料是什么,该团队在化学研究支持机构Iddo Pinkas博士的协助下进行了拉曼光谱测量,以确定塑料的化学组成和大小。研究人员在他们的样本中检测到高水平的普通塑料——聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等等。然后,通过计算微塑料颗粒的形状和质量,以及海洋上的平均风向和风速,该团队发现,这些微塑料的来源很可能是丢弃在海岸附近、进入数百公里外海洋的塑料袋和其他塑料垃圾。 在取样点下方的海水中发现了与气溶胶中相同类型的塑料,这支持了一种观点,即微型塑料通过海洋表面的气泡进入大气,或者被风吹起,然后通过气流输送到海洋的偏远地区。一旦微塑料进入大气,它们就会变干,暴露在紫外线和与之发生化学反应的大气成分中。这意味着,对任何吞食它们的海洋生物来说,落回海洋的颗粒物可能比以前更有害或有毒。最重要的是,一些塑料成为各种海洋细菌滋生的场所,所以空气中的塑料可能会为一些物种提供便利,包括对海洋生物和人类有害的致病菌。 Trainic指出,海洋气溶胶中微塑料的实际数量几乎肯定比他们的测量结果要大,因为他们的装置无法检测到那些小于几微米的颗粒。例如,除了可以分解成更小碎片的塑料外,还有添加到化妆品中的纳米颗粒,它们很容易被冲进海洋,或者是通过微塑料碎片在海洋中形成的。 塑料颗粒的大小很重要,不仅因为较轻的颗粒可能会在空气中停留更长的时间。而且当它们落入水面时,更有可能被同样小的海洋生物吃掉,当然,海洋生物不能消化它们。因此,这些粒子都有可能伤害海洋生物,或者通过食物链进入我们的身体。 (刁何煜  编译)