全球塑料产品的使用非常广泛,年产量超过4亿吨(2022年数据),且每年增长率为1.6%(Statista,2025年)。由于塑料产品的广泛生产和使用,它们不可避免地会进入水生环境。据估计,目前全球海洋表面漂浮着超过25万吨的塑料垃圾(Eriksen等人,2014年)。Carpenter等人(1972年)首次记录了北大西洋海洋中塑料的存在和积累现象。尽管当时他们仅发现微塑料对水螅、硅藻及某些细菌的生长有表面影响,但他们的研究还发现含有多氯联苯的聚苯乙烯被八种鱼类和其他海洋生物摄入。当较大的塑料制品降解并破碎时,会生成微塑料(MPs),通常定义为尺寸小于5毫米的塑料颗粒(Arthur等人,2009年)。水生生态系统中的微塑料可以通过多种方式与生物体相互作用:它们可能在摄食过程中被误食,积累在生物体内,并通过食物链传递(Zhang和Chen,2020年;Farrell和Nelson,2013年)。因此,微塑料不仅影响生物体,还可能破坏生态系统和人类健康(Derraik,2002年)。微塑料还会释放出双酚A和邻苯二甲酸盐等添加剂,这些物质具有内分泌干扰作用(Chen等人,2019年)。由于微塑料的表面积与体积比很大,它们能够吸附污染物,从而成为许多有机污染物的载体,增加化学物质在生态系统中的生物可利用性(Carbery等人,2018年)。微塑料还可能对水生生物产生物理影响,例如在滤食过程中被误食,导致生物体生理功能紊乱,甚至窒息。
微塑料污染在淡水和海洋环境中都得到了广泛研究,为了解其来源、分布和生态影响提供了宝贵信息(Zhao等人,2019年;Han等人,2020年;Badylak等人,2021年)。然而,大多数研究分别针对河流和海洋进行,导致对流体动力学过程(特别是潮汐动态)如何影响微塑料在连接系统中的传输和命运的理解有限。河流和运河系统是微塑料从内陆地区输送到河口和海洋环境的主要通道(Jiang等人,2019年)。全球每年约有120万至200万吨塑料垃圾通过河流和运河排入海洋(Lebreton等人,2017年)。这些发现表明,淡水系统在将陆地塑料输送到海洋环境中起着关键作用。因此,要全面了解微塑料的传输和命运,必须研究它们在淡水与海水交汇处的行为。
比斯坎湾是一个浅亚热带河口,是南佛罗里达经济和文化遗产的重要组成部分,从北迈阿密延伸至佛罗里达群岛南部边界,长约56公里,拥有繁荣的生态系统,吸引了来自世界各地的游客。该地区位于迈阿密大都会区附近,目前人口约为550万,每年接待大量游客。人口增长和沿海开发的增加使得该地区更容易受到各种污染物的影响,进而影响水质和生产力(Caccia和Boyer,2005年)。
尽管比斯坎湾被列为“杰出佛罗里达水域”,但目前对其微塑料污染的了解仍然有限。现有研究主要集中在红树林沉积物上(Paduani等人,2024年),对于整个湾内微塑料丰度的空间变化仍存在很大不确定性。此外,缺乏系统性的评估,无法了解潮汐变化、城市发展和支流输入如何影响微塑料的分布模式及其生态和环境危害,这阻碍了有效管理策略的制定。此外,也没有建立比斯坎湾微塑料污染的监测基线数据,难以评估任何缓解措施的有效性。
河口是淡水与海水在高度动态条件下混合的关键区域(Wu等人,2024年)。由于上游的人为输入和潮汐及盐度梯度驱动的流体动力学过程的影响,河口成为微塑料积累、转化和潜在滞留的关键区域,从而在全球海洋塑料循环中起着关键作用(Noman等人,2024年;Uzun等人,2022年)。然而,目前对河口中微塑料存在和命运的研究主要依赖于建模和模拟,而这些方法受到缺乏现场数据的支持,无法捕捉这些环境中复杂而动态的过程(Malli等人,2022年;Su等人,2020年)。鉴于微塑料在各种环境介质中的普遍存在,评估其与生态和环境的潜在危害同样重要,以便全面了解政策干预的必要性。尽管微塑料的危害评估研究较少,但它对于理解它们对人类健康、生态系统和环境的潜在影响至关重要,因此需要制定针对性的干预措施和政策框架(Xu等人,2018年)。
因此,本研究的目的是提供比斯坎湾(南佛罗里达)中微塑料的丰度、类型、大小和空间分布的基线数据。具体来说,通过标准化的样本采集程序、过氧化氢消化、饱和甲酸钾密度分离、颗粒分析和聚合物鉴定来确定微塑料的丰度和特征。此外,在一个监测点进行了潮汐采样,以评估潮汐运动对微塑料变化的影响。采用Lithner等人(2011年)提出的聚合物危害指数(H)来评估微塑料的潜在危害,该指数基于单个单体评估毒性。本研究的结果将有助于了解比斯坎湾微塑料污染的总体情况,并为未来的监测和污染管理提供基础。