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)，對塑料的分布進行嚴格評估。
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。在無風浪條件下，在主湖出口附近的水層區(qū)進行取樣，以盡量減少取樣時未知部分的風險（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)動因素的關系。a，基于研究湖泊中塑料濃度的回歸樹分析結果，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相關，與耕地的存在呈弱相關，而耕地的存在與城市土地覆蓋和人口密度呈負相關（圖3b）
研究結論與展望
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)”關鍵組成部分的相關性。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入水道并最終進入海洋系統(tǒng)至關重要。
即使在沒有受到直接人為影響的偏遠湖泊中，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、李長穩(wěn)
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
