中科院城市环境所荟萃海湾沉积物微塑料数据

　　塑料是在大小、形状和强度等方面均具可塑性的材料。伴随着城市化进程，塑料已被广泛用于生产器材及生活用品。与此同时，颗粒直径小于5毫米的微塑料也随之以不同的形状、颜色和类型遍布于生态空间中各个角落和各种生物。城市水系统是城市生产、生活及生态空间互相连通的纽带，是研究微塑料在城市循环过程和效应的重要载体。例如，水库和海湾分别作为连通城市水系统给水端和排水端的典型生态空间，水库和海湾微塑料形成和机制的研究是理解生产和生活空间中各类塑料生产、使用等各环节污染效应的重要基础科研工作。

　　数据荟萃是对某个领域或主题所有科学论文中可用的表格和图形数据直接进行提取整合、筛选分流、配对统计的数据学方法体系。由于凸显数据获取的直接性、针对具体数据结构的灵活性、模块路径的可更新性，数据荟萃路径在方法体系上有别于传统以结果整合为核心而形成相对固定的荟萃分析路径，近年来在水库生源要素、微塑料及海湾抗生素等研究主题得以构建、发展和更新。该方法体系不仅可荟萃形成某个领域或主题可开放共享的数据集，同时也可有力支撑相应领域或主题的数据驱动科学发现。 

　　海湾是介于城市水系统与海洋生态系统间的具过渡特征的生态空间，是城市水系统微塑料和抗生素等新污染物生态效应或控制成效的环境指示器。在水库微塑料数据和海湾抗生素数据等荟萃方法体系研究的基础上，中国科学院城市环境研究所联合诺丁汉大学、利兹大学等的科研人员建立了针对海湾沉积物微塑料科学论文数据结构特征的信息提取、数据分流和统计分析等模块组成的数据荟萃路径（图1）。该路径荟萃形成一套涵盖亚洲、欧洲、北美洲和南美洲4大洲24个海湾中300余个有效监测记录的数据集。海湾沉积物微塑料数据荟萃路径、数据集及数据驱动科学发现，以Widespread occurrence of microplastics in marine bays with diverse drivers and environmental risk为题发表在Environment International。

　　尽管海湾沉积物微塑料数据荟萃路径整体上沿用水库微塑料和海湾抗生素数据荟萃方法体系中采用的“提取-分流-统计”的基本思路，但在针对性和灵活性方面根据研究对象和研究主题的差异性分别对提取模块和分组模块进行更新。就研究对象而言，水库中的微塑料主要来自于外源性输入，而海湾中的微塑料还有一部分来自于内源性输入。相应地，海湾沉积物微塑料数据荟萃路径中信息提取模块也将海水养殖规模等内源性影响因子纳入数据提取范畴，以丰富对海湾微塑料来源多元化的理解。就研究主题而言，环境中抗生素多样性指的是化学种类数，而微塑料多样性指的是形状和化合物等属性。为此，海湾沉积物微塑料数据荟萃路径中的分组模块以形状分类、聚合物分组和丰度单位作为信息筛选条件，以对各项指标数据的可比性进行校验。

　　基于该数据集的驱动，海湾沉积物微塑料研究在空间格局、组成模式和生态风险的3个方面获得相应的科学发现。在空间格局方面，受河流塑料输入、海水养殖活动和水文潮汐动态等的共同作用，东亚海湾是目前已有监测海湾中沉积物微塑料污染的高值区域，丰度最高值达到1963个/千克（干重）。在组成模式方面，海湾沉积物微塑料聚合物和形状分别以聚丙烯和纤维类长条形为主导特征（图2），主要特征的相似性呈现出显著的地理衰减规律。在生物可获得性和毒性耦合评价体系下，已有监测海湾沉积物微塑料的生态风险包括3个等级，其中生态风险较高等级的海湾占比超过60%（图3）。对此，海湾沉积物微塑料生态风险的防控应着眼于生产和生活空间塑料纤维的循环再利用，并根据风险等级和聚合物类别实行分类管理。

　　数据荟萃路径深化了已有监测海湾沉积物微塑料分布、组成和风险的科学认知。然而，微塑料监测方法的差异性和风险评价的复杂性，给全球视角下海湾沉积物微塑料污染的比较研究带来相应的不确定性。例如，不同数据来源所选用的采样、预处理和鉴定技术存在差异，是海湾沉积物微塑料数据共享的瓶颈。相对地，论文整合分析了海湾沉积物已有的微塑料监测方法，在展望中提出包括样品采集、干燥、分离、消解、过滤和鉴定等环节的监测流程（图4），以期促进全球尺度下海湾沉积物微塑料数据的有效共享。就微塑料风险评价的复杂性而言，数据的有限性导致海湾沉积物微塑料的安全阈值尚未明确且复合污染效应仍然难以量化，这意味着海湾微塑料的生态风险亟需更多的关联数据加以验证。为此，有必要以微塑料为核心构建“环境因子-多种污染物-生物体”一体化监测指标体系，以支撑微塑料风险评价体系的迭代与完善。

　　论文链接 

　　图1.海湾沉积物微塑料数据荟萃方法体系

　　图2.海湾沉积物微塑料形状（a-c）和聚合物（d-f）组成特征及相似性

　　图3.海湾微塑料生物可获得性和毒性耦合评价体系（a）及其分级结果（b）

　　图4.海湾沉积物微塑料监测建议流程

　　（来源：https://www.cas.cn/syky/202301/t20230129_4873344.shtml）