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自然资源部第三海洋研究所生态毒理学课题组在北极微塑料污染研究方面取得新进展

编译者:liguiju发布时间:2021-10-9点击量:1019 来源栏目:科研动态

近日,自然资源部第三海洋研究所海洋生物与生态实验室的生态毒理学课题组在北极楚科奇海沉积物中的微塑料污染研究方面取得新进展。研究结果以“Spatio-temporal variation of microplastic pollution in the sediment from the Chukchi Sea over five years”为题发表于国际知名期刊《Science of the Total Environment》(IF=7.963,中国科学院期刊分区表1区TOP)。

微塑料是近年来全球共同关注的海洋环境中广泛分布的新型污染物。由于洋流和大气的远距离传输、环北极八国的陆源输入、北极海域日益频繁的渔业、航运和资源开发活动以及海冰的富集效应,越来越多的研究认为北极海域已成为全球微塑料汇集的重要区域,而海底沉积物被认为是微塑料的最终归宿之一。目前有关北极沉积物中微塑料污染的有限研究大都集中在弗拉姆海峡、挪威海、巴伦支海和斯瓦尔巴群岛等欧洲北极海域,而对于楚科奇海的研究十分匮乏。楚科奇海是微塑料从北太平洋垃圾环流带进入北冰洋的重要通道,也是全球变暖背景下北极海域中海冰减少最为显著的区域之一。

针对当前研究的不足,本研究计划揭示以下三个关键科学问题。第一,微塑料污染在楚科奇海沉积物中的时空变化规律如何?第二,根据纬度和水深,楚科奇海可被划分为楚科奇海台和陆架区,微塑料在这两个区域沉积物中的污染特征是否存在差异?第三,北极海冰变化是否会影响微塑料在楚科奇海沉积物中的富集和分布格局?为了实现上述目标,本研究通过三次北极科考航次,积累了跨越五年(2016-2020年)的楚科奇海沉积物中微塑料污染数据,在此基础上对数据进行了深入分析,获得以下重要结论。

第一,楚科奇海沉积物中的微塑料含量随时间增长呈上升趋势,在海台和陆架区的含量分别为33.66 ± 15.08 ~ 104.54 ± 28.07 个/千克(干重)和20.63 ± 6.71 ~ 55.64 ± 22.61 个/千克(干重),上述含量低于欧洲北极海域沉积物中微塑料的含量。第二,大平洋和大西洋洋流分别将来源于渔业活动和衣物相关的微塑料纤维从楚科奇海陆架区和欧洲北极海域向楚科奇海台传输,使楚科奇海台成为上述两类微塑料的聚集区。第三,北极海冰减少一方面使蓄积其中的微塑料被重新释放,总体上增加了楚科奇海沉积物中微塑料的含量;另一方面,海冰减少使北极地区的气候变得更加活跃,导致强风和高海浪现象频发,使水深较浅的楚科奇海陆架区的沉积物更容易发生重悬浮,导致沉积物中的微塑料被重新释放和分配,我们认为这是楚科奇陆架区沉积物中与渔业和衣物相关微塑料的含量发生下降的重要原因之一。第四,楚科奇海台沉积物中蓝色微塑料含量的增加归结于海冰融化的释放和北极地区渔业活动的增加。小尺寸微塑料含量的增加归结于大尺寸微塑料在远距离传输过程中的分解以及具有更大比表面积的小尺寸微塑料更容易通过吸附颗粒物和微生物形成“海洋雪”,继而促进其下沉到水深较深的楚科奇海台。

近年来,生态毒理学课题组在北极微塑料研究领域取得了一系列研究成果,首次报道了楚科奇海底栖生物体内微塑料污染的种间与空间差异,初步揭示了底栖生物体内微塑料的来源以及与海冰消融之间的关系,相关成果在前期发表于国际知名期刊《Chemosphere》和《Environmental Research》。沉积物是底栖生物重要的栖息地,因此本研究成果对于进一步阐明微塑料在北极生态系统中的生物地球化学循环、源汇格局、生物学效应以及与气候变化之间的关系等方面具有重要意义。同时也为北极理事会等国际组织在将来采取有效措施管控北极微塑料污染提供了重要支撑。

方超副研究员为上述论文的第一作者,薄军副研究员和林龙山研究员为通讯作者。研究工作得到了国家海洋局极地考察办公室极地考察业务化与科研项目、2020年厦门市青年创新基金、国家重点研发计划“渔业水域环境监测装备与预警技术”和自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费的资助。

文章链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969721056072#f0040

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