Occurrenceand塑料微粒在底栖生物物种的特性,从海南红树林湿地,中国南方
钦州张1、2
贾谢
小平刁- 1海洋资源利用国家重点实验室的南中国海,海口,海南大学,中国
- 2生态环境学院、海南大学、中国海口
- 3海南大学海洋科学学院,海口,海南,中国
- 4教育部重点实验室热带岛屿的生态环境,海南师范大学生命科学学院中国海口
塑料微粒(MPs)是新兴污染物,对环境构成了全球威胁。红树林生态系统,导致生物地球化学循环,容易受到各种人为干扰和化学污染物。在这项研究中,丰富和议员的特点是在10种底栖生物调查,包括螃蟹、蚌类生物,和蜗牛,从七个典型红树林分布地区,共有15个采样地点在海南,中国南方。丰富的议员在每个采样站点范围0.83±1.32,12.00±0.00项目之间/个人,平均为3.90±3.31项/个人,虽然议员的丰富多样的0.17和2.00项目之间/个人不同的物种。纤维(80.13%)是最丰富的议员,大多数国会议员布朗(37.18%)或蓝色(26.64%),和超过80%的小型塑料(< 2毫米)。拉曼分析表明,聚丙烯(94.44%)是最主要的一种聚合物。另外,蟹(平均丰度为1.10±0.59项/个人)显示积累议员潜力高于其他物种在目前的调查研究。这项研究表明,议员们广泛分布在海南的红树林湿地底栖生物物种。
1介绍
塑料微粒(议员;粒子< 5毫米)污染的新兴威胁水生和陆地生态系统,即使在极地地区,由于长途迁徙的环境(赖特et al ., 2013;de Souza Machado et al ., 2018)。他们在不同环境介质广泛存在,包括大气(Cai et al ., 2017;刘et al ., 2019)、陆地(他et al ., 2018年;周et al ., 2018;Corradini et al ., 2019;贾et al ., 2021)、淡水(王et al ., 2017;傅和王出版社,2019年;Mintenig et al ., 2019;孟et al ., 2020;杨et al ., 2021),和海洋(Cincinelli et al ., 2017;王et al ., 2019;Zhang et al ., 2020;高et al ., 2022;江et al ., 2022)生态系统,越来越多的报道。议员们直接或间接通过摄入鱼、双壳类、甲壳类动物和其他动物(陈et al ., 2019;腾et al ., 2019;卡林et al ., 2020;塞弗et al ., 2020;Sequeira et al ., 2020;Pequeno et al ., 2021;阴et al ., 2022)。国会议员可能转移从低到高营养级沿着食物链和可能对人类健康造成潜在的威胁(桑提洛et al ., 2017)。
红树林是盐水和潮汐栖息地和被认为是地球上最碳生态系统之一(白et al ., 2021)。红树林湿地提供众多生态服务和功能,包括水净化,保护沿海和海洋动物的栖息地(洛夫洛克和杜阿尔特,2019年)。几项研究已经报道议员在全球红树林的分布。李et al。(2018)发现大量的议员范围从15到12852件/公斤在沙滩和红树林湿地。新加坡国会议员在红树林沉积物的平均丰度为9.2±5.9粒子/ 250 g (默罕默德也和Obbard, 2014从0.6到8.0)和不同的项目/个人从湛江红树林湿地(收集的鱼类黄et al ., 2020)。此外,周et al。(2020)中国调查议员沿着海岸的分布,发现大量的议员在红树林沉积物mangrove-free沉积物的8.5倍。然而,在河口Angke印度尼西亚野生动物保护区以外的议员在沉积物的浓度高于内红树林地区(科尔多瓦et al ., 2021)。然而,很少有研究关注议员污染底栖生物物种,特别是无脊椎动物,在红树林湿地。海南岛代表近20%的红树林在中国地区,而这些地区分布在东方,儋州,Lingao, Chengmai, Dongzhaigang,文昌,三亚。其中,Dongzhaigang国家级红树林保护区,成立于1986年,被指定为世界上最重要的湿地之一,1992年(邱et al ., 2011;吴et al ., 2013)。
在这项研究中,从15个网站收集野生底栖生物物种在海南岛,七个典型红树林湿地及其丰富,形态类型、大小、颜色、和聚合物组成。主要目标是量化和描述底栖生物从红树林地区的国会议员。这项研究提供了基本数据污染水平的议员在海南的红树林湿地底栖生物。
2材料和方法
2.1研究区
七个典型红树林分布海南岛周边地区,包括儋州,Lingao, Chengmai, Dongzhaigang,文昌,三亚,和东方选择作为红树林底栖生物采样站点。总共有15个网站包括:Huachong, Caiqiao,富力,红树湾北街,昆山,Wuli,港口,绕城,南街村,Dongye, Pai港Xiachang,三亚,Qingmei港口,和东方。站的布局在每个区域所示图1。
图1抽样地点典型红树林地区的海南,中国。
2.2样本集合
总共有10种红树林底栖生物来自海南红树林面积在2019年4月。渗从沉积物中收集的所有的底栖生物都范Veen抓住30厘米深的~ 10 m×10 m在每个采样站点区域,采用五点取样法根据先前的研究,用细微的修改(瑞安,2004)。总共有135个人被确定下来的物种级别(表1)指的是阿特拉斯的软体动物Dongzhai湾,海南,阿特拉斯的海洋动物在北部湾的红树林湿地,光。有六种蟹类(n= 80),三种双壳类(n= 49),和一种蜗牛(n= 6)。为了避免议员在运输过程中受到污染,收集到的样本用铝箔包装,运往实验室下−4°CC,并存储在−20°CC。
表1在不同的底栖生物物种丰富的塑料微粒。
2.3塑料微粒提取
国会议员被提取生活et al。(2018),一些修改。简单地说,动物的软组织(蟹类、双壳类和蜗牛)收集并称重,然后单独放在500毫升玻璃烧杯。随后,180毫升的10% (米/vH) KOH和20毫升的30%2O2被添加的消化过程。每个烧杯布满了铝箔和放置在烤箱60°CC至少48小时。以确保完整的消化,烧杯动摇了每6 h。那时digestate冷却和真空过滤GF / F玻璃微纤维过滤器(0.7毫米孔隙大小,47毫米直径;英国绘画纸plc,梅德斯通)。之后,过滤器被放置在干净的培养皿和干在室温(25°CC)直到分析。
2.4塑料微粒识别
疑似塑料粒子使用立体显微镜观察(GL6545T;桂林,中国)配备高分辨率的数码相机。国会议员被分类,统计根据形状(分为纤维、颗粒,碎片,丸,和电影),大小(分为< 1、1 - 2、2 - 3、3 - 4和4 - 5毫米)(崔et al ., 2022)和颜色(聂et al ., 2019)。此外,激光共焦显微镜和拉曼光谱仪(DXR2;美国马热费希尔科学、沃尔瑟姆)被用来分析疑似塑料粒子的方法Di和王(2018)。确定化学成分、光谱数据库基于OMNIC软件(热费希尔科学)是用来比较样品的光谱,和确定性的级别设置为60% (伍德奥et al ., 2014;欧洲委员会,2013)。
2.5质量保证和质量控制
在这项研究中使用的所有实验设备都是无塑性的材料,并与过滤几次蒸馏水冲洗仔细,以避免潜在的污染从其他来源。所有的解决方案,包括蒸馏水、KOH和H2O2,0.45μm滤纸过滤真空之前使用。在实验过程中,所有容器满是铝箔,polymer-free手套和棉花实验室外套穿。此外,空白样本纠正潜在的程序上的污染。
2.6统计分析
一个位置的地图是使用ArcGIS 10.2采样区域。所有的数据进行了分析使用Microsoft Excel和显示为平均值±标准偏差(SD)。底栖生物物种丰富的议员在每个站点被表示为每个别项目(项目/个人)。此外,国会议员的特点绘制使用GraphPad棱镜软件,使用SPSS 16.0统计分析。差异丰富的国会议员决定用单向方差分析Dunnett的测试,是和意义p< 0.05。
3结果与讨论
议员的底栖生物污染首次研究了海南的红树林湿地。135底栖生物,包括六种蟹,三种双壳类,和一种蜗牛从15个采样地点在七个典型红树林湿地的海南,分析确定议员污染的丰度和特征。不同的大小、形状、颜色和化学成分的议员进行底栖生物样本不同的红树林湿地地区。
3.1像素的不同红树林湿地地区丰富的底栖生物
在海底丰富的议员从不同红树林区域所示表2。丰富的议员介于0.83±1.32和12之间±0.00项/个人(平均3.90±3.31项/个人),最高的丰度在绕城,Dongzhaigang(12.00±0.00项/个人),而最低的丰度(0.83±1.32项/个人)被发现在富力红树湾,Chengmai。这个结果是类似于生物体的议员数量观察来自湛江红树林地区的(0.6 - -8.0项/个人)(黄et al ., 2021)。我们的研究结果还表明,在每个采样点之间的议员数量差异(图2一个)。丰富的议员在海底收集从绕城等明显高于其他网站在海南湿地(p< 0.05),这在很大程度上是由于输入的塑料碎片从旅游业和半封闭海湾水动力条件较弱。据报道,Dongzhaigang是中国红树林湿地自然保护区,是海南最大的海湾岛(李et al ., 2020)。此外,大量的议员在Pai港,港口,和三亚河是相对较高的,值为9.00±8.08,7.50±0.58,6.33±6.66,分别,这可能由于港口运输和城市社区在这些领域。
表2大量的塑料微粒在底栖生物样品中不同样本网站。
图2塑料微粒丰度在不同的示例站点(一)在每个底栖生物物种(B)来自海南的红树林地区。小写字母“a”表示采样站点之间的显著差异。
此外,我们计算了不同底栖生物物种丰富的议员(表1和图2 b从0.17到2.00),发现它不同的物品/个人在每个物种,议员中丰度最高的螃蟹(包括Uca vocans,Uca arcuata,Perisesarma拜登,Uca鱼,Helicana wuana,蟹plicata),这表明平均丰度为1.10±0.59项/个体;其中,美国plicata丰度最高(1.36项/个人),紧随其后的是吗美国arcuata和p·拜登(1.16项/个人)。的平均丰度议员在双壳类(包括Vignadula atrata,Geloina erosa,Saccostrea echinata)是0.77±0.94项/个人,中最高的美国echinata(1.85项/个人),紧随其后的是g . erosa(0.23项/个人)诉atrata(0.22项/个人);的蜗牛Littoraria melanostoma最低议员(平均0.17项/个人)。我们比较我们的结果与先前的研究,集中在大量的从不同的地区(见议员在海底表3)。议员丰度值在我们的研究中发现符合检测的螃蟹从英吉利海峡、大西洋(Welden et al ., 2018),但国会议员在螃蟹和双壳类的浓度从北极和被回归线区域(方et al ., 2018)略低于目前的研究。此外,双壳类动物物种从青岛(丁et al ., 2021),上海最大的渔业市场(李et al ., 2015),中国沿海地区(腾et al ., 2019)已报告有相当高的议员数量相比,本研究。议员们的平均丰度在蜗牛从海南红树林地区低于掠夺性蜗牛从波斯湾(纳吉·et al ., 2018)。我们的研究结果表明,国会议员的水平从海南的红树林湿地生物物种低到中度相比以前的研究报道。
表3塑料微粒的比较与先前的研究在底栖生物物种丰度。
3.2形态属性从不同的红树林地区议员的底栖生物
五种不同形态类型的MPs-fibers颗粒,碎片,小球,影片中观察到这些红树林的底栖生物采样区域。最常见的议员在所有收集的底栖生物物种是纤维(80.13%)(图3一),这是一致的与底栖生物中发现从其他领域(表3)和鱼类从湛江红树林湿地(70%)(黄et al ., 2020),以及在贻贝从25网站中国沿海水域(瞿et al ., 2018)。此外,该网站的纤维比例议员在三亚,Dongye, Wuli,北街,富力红树湾,Caiqiao占100% (图3 d),所有这些都接近城市社区和捕鱼的地区。推测是高水平的纤维议员可能与人类活动有关,如城市污水的处理和渔业。
图3(两者)形状(一)、大小(B)和颜色(C)在海底的塑料微粒(MPs)。(D-F)分布的形状(D)、大小(E)和颜色(F)国会议员在底栖生物物种的不同样本在海南的红树林地区的网站。
议员的大小在本研究被分为五个范围,即。,<1, 1–2, 2–3, 3–4, and 4–5 mm, which accounted for 48.08%, 32.69%, 10.90%, 5.13%, and 3.21% of the MPs, respectively (图3 b)。议员的比例大小的海底北街网站占100%,而绕城包含更小议员(< 86.61%)1毫米,也有议员在底栖生物物种的丰度最高(图3 e)。主要的尺寸范围是< 1毫米(48.08%)和< 2毫米(> 80%),类似于小议员的比例从其他红树林底栖生物物种和中国沿海地区(Courtene-Jones et al ., 2017;王et al ., 2019;Filgueiras et al ., 2020)。国会议员可以解释的尺寸范围的底栖生物食性物种(Bour et al ., 2018)。据报道,贻贝更容易摄取较小的议员(瞿et al ., 2018)。
此外,颜色可以影响议员由水生物种(摄入的Filgueiras et al ., 2020)。议员的五个不同colors-brown(37.18%)、蓝色(25.64%)、白(13.46%)、红(1.28%)、透明(1.28%),和其他人工色素(21.15%)都观察到(图3 c)。在研究物种,棕色和蓝色的国会议员摄取的主要项目,类似于其他研究贻贝(Digka et al ., 2018)和海蜗牛(Courtene-Jones et al ., 2017)。议员的颜色的差异在每个网站所示图3 f,多色或棕色和蓝色的议员是最普遍的。此外,在目前的研究中,螃蟹是优势种与议员的比例最高(72.95%),其次是双壳类(22.95%)和蜗牛(4.10%)(图4一)。小和彩色粒子的高摄入量可能解释为摄食习性,螃蟹是视觉捕食者和可能混淆塑料粒子与天然食品(Nanninga et al ., 2020)。
图4(A, B)大量的塑料微粒的数量和百分比(MPs)(一)和聚合物类型(B)在不同的底栖生物物种。(C)拉曼光谱在底栖生物物种所选的议员。
3.3化学性质不同红树林地区议员的底栖生物
激光共焦显微镜和拉曼光谱仪用于识别聚合物类型议员摄取的底栖生物物种在海南的红树林湿地地区。所示图4 b, C两种类型的议员,聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS),是确定的。页占94.44%的议员底栖生物的物种,这是不符合先前的研究报告,聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是国会议员在底栖生物的主要聚合物类型收集的其他领域(方et al ., 2018;纳吉·et al ., 2018)。相反,其他的研究报道,最丰富的PP纤维从北部湾海洋沉积物(雪et al ., 2020)。页通常用于包装、容器、管道、纺织品、和钓鱼设备(公园et al ., 2004;Cai et al ., 2018)。在红树林地区,有许多的鱼在港港口和海水养殖网站;同时,红树林湿地的旅游地区。目前的研究表明,人工干扰,包括城市污水处理、海水养殖、港口运输,可能的议员在海南红树林湿地污染来源。
4结论
红树林生态系统是重要的沿海资源,创建独特的生态环境承载各种物种。这项研究是第一个量化议员污染从海南的红树林湿地底栖生物物种。在这项研究中,国会议员在10底栖生物物种广泛特征收集来自15个采样地点在7典型红树林湿地在海南岛。议员们的平均丰度范围0.83±1.32,12.00±0.00项目之间/个人在每个采样站点。根据拉曼分析,发现大多数国会议员PP、丰富率94.44%,主要形式的纤维(80.13%)。摄取议员和相关的其他生物污染物通过食物链是一个伟大的对人类健康的风险。我们的研究结果表明议员底栖海洋生物的生物利用度。未来研究的丰度和分布议员在各种生物体需要从不同的地理位置来评估议员对公众健康和生态系统的风险。
数据可用性声明
原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。
作者的贡献
求:概念化,数据管理,正式的分析,和原创作品。JX:概念化、数据管理、形式分析,writing-reviewing和编辑。SM:调查方法,和数据管理。YC和FL:调查。XD:概念化、监督和资金收购。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
这个项目是由科学技术部中华人民共和国(不。2017 fy100703);海南省的主要研究和开发项目(ZDYF2018122号和ZDYF2020178);海口市的关键科学和技术项目(没有。2017052);和研发的初始基金从海南大学[KYQD (ZR) 1870]。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
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关键词:塑料微粒,红树林湿地,无脊椎动物,污染,海南岛
引用:马谢张问,J,年代,陈Y,林F和刁X (2023) Occurrenceand塑料微粒在底栖生物物种的特性,从海南红树林湿地,中国南方。前面。3月科学。10:965059。doi: 10.3389 / fmars.2023.965059
收到:09年6月2022;接受:2023年1月13日;
发表:2023年2月01。
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