中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室知识库

  海岸带作为海陆交汇的区域，同时受到人为活动以及潮汐、海流等自然因素的影响，容易聚集大量的塑料垃圾。长时间聚集在潮滩上的大块塑料垃圾，经过光照、风浪等环境作用，易破碎形成小塑料或者微塑料。破碎后形成的微塑料尺寸较小，表面特征不完整，其来源较难识别。目前，微塑料的研究多集中于类型、丰度、分布和生态风险方面，对于微塑料来源的追溯主要通过形貌和成分来判断，缺乏直接或间接的证据。因此，本研究以我国山东省荣成市黄海桑沟湾潮滩及东楮岛为研究区，通过查阅文献及野外调查，总结了能够识别大塑料和微塑料来源的方法，建立了大塑料和微塑料来源识别的技术方法体系；通过调查不同来源的大塑料及微塑料的颜色、类型、形貌、成分等特征，建立起可查询的大塑料与微塑料来源清单；并以此为基础，识别了桑沟湾潮滩大塑料及微塑料来源；最后通过室内模拟大塑料在潮滩环境中的破碎过程，探讨不同种类微塑料形成过程中的变化特征及影响因素，模拟检验了海岸环境中次生微塑料的形成过程。

  本研究主要结果如下：

  （1）通过文献收集和野外调查，总结了能够识别大塑料和微塑料特征的系列方法，包括目视法、显微镜法、形貌法、成分法、官能团法和粒径法等。目视法和显微镜法主要识别大塑料和微塑料的颜色、尺寸和类型；形貌法识别微塑料表面的微观形貌，如裂缝、凸起等；成分法识别大塑料和微塑料的聚合物成分；官能团法与成分法相结合，识别聚合物表面的官能团变化；粒径法则是通过对比不同尺寸大塑料及微塑料的形态和成分特征，识别微塑料来源。

  （2）经过对桑沟湾东楮岛大塑料及微塑料调查，收集了来源于养殖、生活、休闲娱乐以及农业种植过程产生的大塑料，将这些大塑料按照来源、用途、形状、颜色、聚合物成分以及可能破碎形成的微塑料类型等特征，进行等级分类，列表整理出可供查询的大塑料与微塑料源清单，并附上每一类大塑料照片，以便于进行直观比较；利用相机取证了多种不同类型的大塑料破碎成微塑料的照片，证明了环境中大塑料可破碎而形成微塑料。

  （3）通过桑沟湾潮滩大塑料和微塑料的调查，以已建立的大塑料及微塑料源清单为基础，再运用微塑料来源识别技术方法体系，认为桑沟湾潮滩微塑料部分来源于养殖活动过程使用的聚乙烯浮子、聚苯乙烯泡沫浮筒、聚氨酯海绵、聚乙烯纤维渔绳以及聚丙烯薄膜绳。

  （4）在大塑料破碎成微塑料的过程中，紫外线照射可导致微塑料表面变色、变形、变薄、变脆等，聚合物表面出现-OH，C=O，C-O等含氧官能团，表明微塑料聚合物内部发生了氧化反应；随着风化时间的增长，聚合物表面粗糙度增加，呈现凹凸不平的状态，逐渐出现褶皱和裂纹；经过沙砾物理性磨损，变薄变脆的大塑料破碎形成次生微塑料；通过收集观测聚丙烯编织袋和聚丙烯薄膜破碎形成的次生微塑料，发现微塑料丰度随着风化时间的延长而增加，而尺寸逐渐变小。

  本研究将大塑料与微塑料来源鉴别技术方法体系和来源清单相结合，有效识别了桑沟湾潮滩大塑料及微塑料的来源，为海岸带环境中微塑料来源鉴别提供了新思路和新方法，为实现微塑料的源头管控提供了科学方法和依据。