引入
塑料制品無處不在，已經(jīng)深入人類生活的各個角落。塑料涉及到我們的衣食住行，支撐和改變著我們的生活。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(tǒng)，海洋環(huán)境被認(rèn)為是塑料碎片的最終垃圾箱，淡水生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)中，特別是湖泊和水庫，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中可能會以類似于或高于海洋系統(tǒng)的速度積累塑料，但目前缺乏全面和可比的數(shù)據(jù)，對塑料的分布進(jìn)行嚴(yán)格評估。
本文就通過開展一項全球合作研究來解決這些基礎(chǔ)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
本文以分布在兩半球的23個國家的38個湖泊和水庫為采樣地。采樣地點代表了各種各樣的屬性的湖泊
表面積：0.04-32600km2（中位數(shù)= 19.50km2），
平均深度：0.5-580m（中位數(shù)= 9.7m），
蓄水量：1.8 × 10?5至1.9 × 104km3（中位數(shù)= 0.18km3）
營養(yǎng)狀態(tài)：（超貧營養(yǎng)3;貧營養(yǎng)10;中營養(yǎng)12;富營養(yǎng)11;和重度富營養(yǎng)2）。
研究方法
標(biāo)準(zhǔn)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。在無風(fēng)浪條件下，在主湖出口附近的水層區(qū)進(jìn)行取樣，以盡量減少取樣時未知部分的風(fēng)險（洶涌的水流可能會使?jié)O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)至少過濾50m3的水，并記錄GPS軌跡以估計過濾的確切體積。
研究結(jié)果
圖1：38個湖泊和水庫中塑料的濃度和特征。a、塑料在38個湖泊和水庫的分布和濃度。b，箱形圖顯示38個湖泊和水庫中塑料(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個湖泊都出現(xiàn)了塑料碎片,塑料的濃度跨越了4個數(shù)量級(圖1a,1b)；
超過90%的塑料顆粒形狀類別為纖維(49.5%)和碎片(41.0%) ；最常見的顏色是黑色(30%)，其次是透明(24%)，藍(lán)色(18%)和白色(13%)。其余顏色的豐度較低(<5%) (圖1c) ；
所有地點的大多數(shù)塑料被歸類為微塑料(<5mm，93.8%) (圖1d) 。
聚酯、聚丙烯和聚乙烯構(gòu)成了鑒定的大多數(shù)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(xiàn)的塑料碎片特征的湖泊集群。聚類圖顯示了研究中包括的不同湖泊，根據(jù)塑料形狀、顏色和聚合物成分的出現(xiàn)百分比進(jìn)行劃分
在相對較小的表面積、體積、深度和海岸線長度的湖泊中，纖維的百分比較高，主要是黑色或藍(lán)色，由聚酯組成。
在海岸線較寬的大型深湖中，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(qū)動因素的關(guān)系。a，基于研究湖泊中塑料濃度的回歸樹分析結(jié)果，有三個終端節(jié)點。b，湖泊中塑料濃度，塑料特征以及環(huán)境和人為驅(qū)動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(yù)測因子，交叉驗證相對誤差最小的樹有兩個分叉和三個終端節(jié)點（圖3a）；
高塑料濃度湖泊分為兩類：第一組的特點是污水處理廠數(shù)量多，表面積、深度、體積和海岸線長度大，碎片豐度高。第二組的特點是人類影響大(人類足跡、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)的地點與測量的人為變量呈負(fù)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(fù)相關(guān)（圖3b）
研究結(jié)論與展望
兩種類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(qū)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間長。
淡水生態(tài)系統(tǒng)中的塑料濃度可能高于海洋生態(tài)系統(tǒng)，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(tǒng)至關(guān)重要。
即使在沒有受到直接人為影響的偏遠(yuǎn)湖泊中，微塑料也會出現(xiàn)，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(yīng)機(jī)制仍需了解。
匯報人：吳博文、李長穩(wěn)
參考文獻(xiàn)：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(zhuǎn)自：公眾號“海洋與生命”
原文鏈接：Nature | 湖庫中的塑料碎片
