引入
塑料制品無(wú)處不在，已經(jīng)深入人類(lèi)生活的各個(gè)角落。塑料涉及到我們的衣食住行，支撐和改變著(zhù)我們的生活。然而，塑料是一把“雙刃劍”。不可降解的塑料被丟棄到環(huán)境中，對生態(tài)和人類(lèi)健康造成了巨大的危害。
研究背景
目前，關(guān)于微塑料的研究聚焦于海洋生態(tài)系統，海洋環(huán)境被認為是塑料碎片的最終垃圾箱，淡水生態(tài)系統就被忽略了，但是塑料碎片也同樣廣泛存在于淡水生態(tài)系統中，特別是湖泊和水庫，在淡水生態(tài)系統中可能會(huì )以類(lèi)似于或高于海洋系統的速度積累塑料，但目前缺乏全面和可比的數據，對塑料的分布進(jìn)行嚴格評估。
本文就通過(guò)開(kāi)展一項全球合作研究來(lái)解決這些基礎研究的空白，該研究旨在：
（1）評估淡水湖泊和水庫表層水中塑料碎片的發(fā)生和豐度
（2）確定與塑料碎片發(fā)生相關(guān)的自然和人為因素
研究地點(diǎn)
本文以分布在兩半球的23個(gè)國家的38個(gè)湖泊和水庫為采樣地。采樣地點(diǎn)代表了各種各樣的屬性的湖泊
表面積：0.04-32600km2（中位數= 19.50km2），
平均深度：0.5-580m（中位數= 9.7m），
蓄水量：1.8 × 10?5至1.9 × 104km3（中位數= 0.18km3）
營(yíng)養狀態(tài)：（超貧營(yíng)養3;貧營(yíng)養10;中營(yíng)養12;富營(yíng)養11;和重度富營(yíng)養2）。
研究方法
標準化收集塑料碎片樣本：使用水平網(wǎng)拖網(wǎng)從船上左舷放網(wǎng)收集的。在無(wú)風(fēng)浪條件下，在主湖出口附近的水層區進(jìn)行取樣，以盡量減少取樣時(shí)未知部分的風(fēng)險（洶涌的水流可能會(huì )使漁網(wǎng)升到水面以上或以下）。拖網(wǎng)斷面的方向垂直于水流方向，船速保持在1.0-1.5米每秒左右。每次拖網(wǎng)至少過(guò)濾50m3的水，并記錄GPS軌跡以估計過(guò)濾的確切體積。
研究結果
圖1：38個(gè)湖泊和水庫中塑料的濃度和特征。a、塑料在38個(gè)湖泊和水庫的分布和濃度。b，箱形圖顯示38個(gè)湖泊和水庫中塑料(顆粒/m3)的濃度。c，餅狀圖，顯示了所分析的所有塑料顆粒不同形狀和相對顏色的百分比豐度。d，不同顆粒形狀的寬度分布。e，所有塑料顆粒的聚合物組成分析
所有38個(gè)湖泊都出現了塑料碎片,塑料的濃度跨越了4個(gè)數量級(圖1a,1b)；
超過(guò)90%的塑料顆粒形狀類(lèi)別為纖維(49.5%)和碎片(41.0%) ；最常見(jiàn)的顏色是黑色(30%)，其次是透明(24%)，藍色(18%)和白色(13%)。其余顏色的豐度較低(<5%) (圖1c) ；
所有地點(diǎn)的大多數塑料被歸類(lèi)為微塑料(<5mm，93.8%) (圖1d) 。
聚酯、聚丙烯和聚乙烯構成了鑒定的大多數聚合物，平均百分比為30.4±3.3%，20.3±2.9%和15.7±2.9% (圖1 e)。
圖2：基于發(fā)現的塑料碎片特征的湖泊集群。聚類(lèi)圖顯示了研究中包括的不同湖泊，根據塑料形狀、顏色和聚合物成分的出現百分比進(jìn)行劃分
在相對較小的表面積、體積、深度和海岸線(xiàn)長(cháng)度的湖泊中，纖維的百分比較高，主要是黑色或藍色，由聚酯組成。
在海岸線(xiàn)較寬的大型深湖中，塑料特征以碎片為主，以透明白色為主，聚合物成分為聚丙烯和聚乙烯。
圖3：塑料濃度和特征與環(huán)境和人為驅動(dòng)因素的關(guān)系。a，基于研究湖泊中塑料濃度的回歸樹(shù)分析結果，有三個(gè)終端節點(diǎn)。b，湖泊中塑料濃度，塑料特征以及環(huán)境和人為驅動(dòng)因素之間的冗余分析(RDA)
人口密度和湖泊表面積是塑料特征最重要的預測因子，交叉驗證相對誤差最小的樹(shù)有兩個(gè)分叉和三個(gè)終端節點(diǎn)（圖3a）；
高塑料濃度湖泊分為兩類(lèi)：第一組的特點(diǎn)是污水處理廠(chǎng)數量多，表面積、深度、體積和海岸線(xiàn)長(cháng)度大，碎片豐度高。第二組的特點(diǎn)是人類(lèi)影響大(人類(lèi)足跡、人口密度和城市土地覆蓋)和纖維豐度高；
塑料濃度較低(<1顆粒/m3)的地點(diǎn)與測量的人為變量呈負相關(guān)，與耕地的存在呈弱相關(guān)，而耕地的存在與城市土地覆蓋和人口密度呈負相關(guān)（圖3b）
研究結論與展望
兩種類(lèi)型的湖泊特別容易受到塑料污染:
(1) 高度城市化和人口密集地區的湖泊;
(2)表面積大的湖泊，這些湖泊的表面塑料碎片濃度高，這是由于它們的排水面積增大和滯留時(shí)間長(cháng)。
淡水生態(tài)系統中的塑料濃度可能高于海洋生態(tài)系統，這鞏固了湖泊作為全球“塑料循環(huán)”關(guān)鍵組成部分的相關(guān)性。因此，優(yōu)化管理政策以減輕上游淡水湖的塑料污染對于防止塑料進(jìn)入水道并最終進(jìn)入海洋系統至關(guān)重要。
即使在沒(méi)有受到直接人為影響的偏遠湖泊中，微塑料也會(huì )出現，并給這些湖泊和生活在其中的生物增加了新的壓力。此外，塑料可以超越水圈，通過(guò)與大氣、生物圈和巖石圈相互作用，影響生物地球化學(xué)循環(huán)，這些眾多和潛在的協(xié)同效應機制仍需了解。
匯報人：吳博文、李長(cháng)穩
參考文獻：Nava V, Chandra S, Aherne J, et al. Plastic debris in lakes and Reservoirs: 7969[J]. Nature, 2023, 619(7969): 317–322
文章轉自：公眾號“海洋與生命”
原文鏈接：Nature | 湖庫中的塑料碎片
