熊雄，吳辰熙

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072

2004年，英國(guó)科學(xué)家Thompson將環(huán)境中粒徑小于5 mm的塑料顆粒定義為“微塑料”，自此微塑料逐漸為世人所熟知[1]。微塑料是由人類活動(dòng)產(chǎn)生的塑料垃圾在各種外力作用下逐漸微型化而形成的。微小的尺寸使其更易進(jìn)入生物體內(nèi)并對(duì)不同類型生物造成不利影響。為何將5 mm定義為微塑料粒徑分界并沒(méi)有準(zhǔn)確的解釋，但粒徑小于5 mm塑料碎片的相關(guān)研究已經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域近十年來(lái)最大熱點(diǎn)之一。目前，每年關(guān)于微塑料的相關(guān)研究報(bào)道有數(shù)百篇，其中涉及微塑料的形成機(jī)制、毒理效應(yīng)、處理方法，以及最基礎(chǔ)的內(nèi)容——微塑料在環(huán)境中的分布和歸趨。

海洋被認(rèn)為是全球塑料垃圾最重要的匯，微塑料這一概念最初也是在海洋塑料污染研究中被定義的，因此海洋微塑料污染一直是該領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)[2]。已有大量文獻(xiàn)對(duì)近海、大洋、河口的微塑料污染進(jìn)行了報(bào)道。海洋中的微塑料污染不僅能夠隨著洋流在海洋中傳輸和聚集，還會(huì)在多重外力的作用下進(jìn)入深海[3]。目前，除了在人類活動(dòng)密集的海域發(fā)現(xiàn)微塑料外，在南北極、大洋中部乃至深海海溝中都發(fā)現(xiàn)了微塑料[4-5]。但無(wú)論在哪個(gè)海域發(fā)現(xiàn)的微塑料污染，追根溯源內(nèi)陸仍是最重要的來(lái)源。Jambeck等人[6]分析了全球沿海國(guó)家每年的塑料垃圾情況。2010年，全球沿海國(guó)家產(chǎn)生約2.75億t塑料垃圾，其中480萬(wàn)～1 270萬(wàn)t直接進(jìn)入海洋，而其他研究估算得出的海洋漂浮微塑料總量在幾千到幾十萬(wàn)噸不等。這些研究一方面說(shuō)明海洋微塑料污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，另一方面卻在提醒我們一個(gè)可能被忽略的事實(shí)——絕大部分塑料垃圾并沒(méi)有進(jìn)入海洋，而是留在內(nèi)陸系統(tǒng)中。由于人類生存在內(nèi)陸中，這些內(nèi)陸系統(tǒng)中的微塑料污染可能與人類有著更為直接和密切的關(guān)系。

相對(duì)于熱火朝天的海洋微塑料污染研究，內(nèi)陸微塑料污染研究的起步較晚，但近年來(lái)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前，研究人員已經(jīng)對(duì)包括土壤、河流、湖泊、水庫(kù)、冰雪等一系列內(nèi)陸環(huán)境在內(nèi)的微塑料污染現(xiàn)狀特征展開(kāi)了豐富的研究[7]。內(nèi)陸水體一直是這些研究關(guān)注的重點(diǎn)。由于與海洋的連通性，河流是最先受到關(guān)注的，也是受到關(guān)注最多的內(nèi)陸水體。研究人員通過(guò)模型或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)估算了全球河流塑料污染的輸海通量，雖然結(jié)果不盡相同，但河流毫無(wú)疑問(wèn)是內(nèi)陸塑料污染向海洋輸入的重要途徑[8-10]。與此同時(shí)，另一類可能把微塑料留在內(nèi)陸系統(tǒng)的水體——湖泊，也逐漸引起研究者的重視。湖泊是相對(duì)封閉或全封閉的水體，與作為主要傳輸路徑的河流不同，更像是內(nèi)陸水體中的“海洋”，起到污染物匯的作用。傳統(tǒng)的污染物，如氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、重金屬、持久性有機(jī)污染物、抗生素等，在湖泊中積累并造成不利影響。在進(jìn)入湖泊后，微塑料是否發(fā)生與傳統(tǒng)污染物相似的環(huán)境過(guò)程，是近年來(lái)研究者一直關(guān)注的問(wèn)題。湖泊作為內(nèi)陸淡水資源匯集的重要水體，其相對(duì)于海洋的面積和體積更小，但承載流域內(nèi)的塑料垃圾并不一定少。近年來(lái)一系列研究也顯示，湖泊的微塑料污染水平遠(yuǎn)高于海洋，同時(shí)湖泊也和整個(gè)內(nèi)陸生態(tài)系統(tǒng)及人類活動(dòng)的關(guān)系更加密切，除了是淡水生物重要的生存繁殖場(chǎng)所外，也為人類和其他陸生生物提供生境、水源和食物。湖泊的微塑料污染可能會(huì)對(duì)淡水生物、陸生生物以及人類自身產(chǎn)生更直接的影響。

綜上所述，湖泊微塑料污染研究具有十分重要的科學(xué)和社會(huì)意義。在全球范圍內(nèi)，對(duì)北美五大湖、加拿大溫尼伯湖、維多利亞湖等超大型湖泊以及各國(guó)境內(nèi)的大中型湖泊，均進(jìn)行了一定程度的微塑料污染研究；在國(guó)內(nèi)，對(duì)包括青海湖、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、太湖、洪湖、烏梁素海、藏北湖泊、長(zhǎng)江中下游湖群等在內(nèi)的各類型湖泊的微塑料污染現(xiàn)狀也有所研究[11-25]。這些研究顯示，湖泊正面臨著微塑料污染的威脅，提醒我們要更深入地對(duì)湖泊微塑料污染開(kāi)展研究。另外，值得一提的是，人工形成的水庫(kù)由于其和天然湖泊相似的水文水動(dòng)力特征，在對(duì)污染物環(huán)境行為的影響上往往表現(xiàn)出和湖泊類似的特征，因此有必要將水庫(kù)的微塑料污染也納入湖泊相關(guān)研究中進(jìn)行考量。對(duì)湖泊微塑料污染研究本身的分析，以及與其他水體微塑料污染的對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)湖泊微塑料污染的研究方法、污染現(xiàn)狀以及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有其自身的特點(diǎn)。

1 湖泊微塑料研究方法

作為一種新型環(huán)境污染物，目前微塑料的采樣和分析方法并沒(méi)有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化方案。歐盟和美國(guó)各自提出的微塑料分析標(biāo)準(zhǔn)化體系，都存在需要完善的方面。這些方法體系是優(yōu)先針對(duì)海洋設(shè)計(jì)的，應(yīng)用在湖泊的相關(guān)研究中可能會(huì)存在一定問(wèn)題。

首先，從采樣方法看，最初海洋微塑料采樣是通過(guò)Manta拖網(wǎng)法進(jìn)行的[25-27]（圖1）。Manta拖網(wǎng)是孔徑330 μm的大型浮游生物拖網(wǎng)，在拖網(wǎng)采集微塑料樣品時(shí)一般需要將網(wǎng)在水面拖行1 km以上的距離，然后根據(jù)網(wǎng)口尺寸、拖行距離和內(nèi)置的流量計(jì)算出采集的面積或體積。除在海洋中有廣泛應(yīng)用外，拖網(wǎng)法在河流中也有較多應(yīng)用。河流中的微塑料拖網(wǎng)采樣除了用船只在水面拖行外，更多是將拖網(wǎng)固定在河流中，通過(guò)河流自身的水流流過(guò)拖網(wǎng)進(jìn)行采樣，再使用流量計(jì)或流速儀確定采樣量。與海洋和河流類似，最初湖泊微塑料也使用拖網(wǎng)法采樣，如北美的五大湖和溫尼伯湖、瑞士和意大利一系列湖泊、中國(guó)的三峽水庫(kù)和青海湖等許多大中型湖泊都是采用拖網(wǎng)法進(jìn)行采樣的[14,16,22,24-25]。但是，在實(shí)際的湖泊采樣中拖網(wǎng)法存在一定的局限性。與海洋和河流相比，湖泊具有較高的營(yíng)養(yǎng)水平和初級(jí)生產(chǎn)力水平，這使得湖泊中浮游植物和動(dòng)物的密度遠(yuǎn)高于海洋和河流。另外，淺水湖泊還面臨風(fēng)浪擾動(dòng)引起懸浮物較高的問(wèn)題。這些浮游生物和懸浮物導(dǎo)致在湖泊使用拖網(wǎng)法采集微塑料樣品時(shí)拖網(wǎng)易堵塞，這一問(wèn)題在營(yíng)養(yǎng)程度較高的淺水湖泊中表現(xiàn)更為明顯。

為解決這一問(wèn)題，部分研究在內(nèi)陸水體采樣時(shí)采用水泵過(guò)濾或水桶過(guò)濾（圖1）的方法：先用水泵或不銹鋼水桶采集定點(diǎn)的表層水樣，再通過(guò)不銹鋼篩網(wǎng)或浮游生物網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，最后將篩網(wǎng)上的物質(zhì)沖洗下來(lái)作為微塑料分析的樣品。這類方法比拖網(wǎng)法更容易實(shí)施，較小的采樣量不易堵塞篩網(wǎng)，同時(shí)也能使用更小孔徑的篩網(wǎng)獲得更小粒徑的微塑料樣品。目前，這類方法在中國(guó)的太湖、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、洪湖等水體采樣中都有應(yīng)用[11,15,19]。但這類方法也存在一些問(wèn)題：首先，單點(diǎn)采樣可能降低像微塑料這種分布不均勻污染物樣品的代表性；其次，無(wú)論水泵抽水還是水桶打水都難以保證對(duì)所有表層水的穩(wěn)定采集；最后，也是最值得注意的問(wèn)題是不同采樣方法得到的數(shù)據(jù)間如何進(jìn)行比較。

圖1 過(guò)濾法（左）和拖網(wǎng)法（右）采集微塑料樣品

不同采樣方法所得數(shù)據(jù)間如何比較的問(wèn)題，是目前微塑料研究面臨的最大問(wèn)題之一。相對(duì)于海洋微塑料研究較為統(tǒng)一的拖網(wǎng)采樣法，湖泊微塑料研究不同的采樣方法必然會(huì)導(dǎo)致不同的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式。拖網(wǎng)采樣法使用“個(gè)/km2”這類面積濃度單位，而過(guò)濾法則采用“個(gè)/L”或“個(gè)/m3”這種體積濃度單位[27]。雖然可以通過(guò)一些換算方法將面積濃度轉(zhuǎn)換為體積濃度，但準(zhǔn)確性較差。另外，過(guò)濾孔徑和采樣體積的差異也使得即使都用體積濃度作為單位，兩種采樣方法所得數(shù)據(jù)間也存在極大的差異。從這個(gè)角度來(lái)看，湖泊微塑料污染研究急需確定一套適合自身特點(diǎn)的采樣方法，并將其標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)研究結(jié)果的科學(xué)對(duì)比。

湖泊微塑料樣品采集后的分析工作也存在一些自身特點(diǎn)。由于初級(jí)生產(chǎn)力較高，湖泊中有機(jī)碎屑和生物體的含量較高，因此對(duì)樣品中有機(jī)部分的消解是處理樣品的必要步驟。使用較為廣泛的消解試劑是30%的過(guò)氧化氫溶液，在60 °C左右的條件下對(duì)樣品進(jìn)行72 h的高溫消解。有的研究用亞鐵離子參與的芬頓反應(yīng)（Fenton）來(lái)加速過(guò)氧化氫消解的速率，但這需要控制消解后產(chǎn)生的氫氧化鐵沉淀[28]。與海洋和河流的微塑料樣品相比，湖泊微塑料樣品可能混雜著更多以纖維素為主要成分的大型沉水植物殘?bào)w，這些有機(jī)體很難通過(guò)過(guò)氧化氫或芬頓反應(yīng)徹底消解，而纖維素殘留可能會(huì)干擾對(duì)纖維型微塑料的分析。除了采樣時(shí)盡量避免采集到沉水植物殘?bào)w外，樣品消解前通過(guò)挑揀沖洗等手段對(duì)這些沉水植物殘?bào)w進(jìn)行分離也是十分必要的。

湖泊微塑料分析中，微塑料的識(shí)別、聚合物類型的鑒定等問(wèn)題，也是水體乃至環(huán)境介質(zhì)中微塑料分析鑒定共同面臨的問(wèn)題，在此也不再贅述。總的來(lái)說(shuō)，一套針對(duì)湖泊特征的標(biāo)準(zhǔn)化采樣和分析方法對(duì)湖泊微塑料污染的研究有著重要意義。

2 湖泊微塑料污染現(xiàn)狀

研究人員從關(guān)注湖泊微塑料污染開(kāi)始，在各地的研究中發(fā)現(xiàn)較高的微塑料豐度。對(duì)北美五大湖的最初研究發(fā)現(xiàn)不低于大洋環(huán)流區(qū)的微塑料豐度（105個(gè)/km2數(shù)量級(jí)）[25]，而后在針對(duì)太湖的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)高達(dá)106個(gè)/km2的高豐度微塑料污染，這已經(jīng)遠(yuǎn)高于當(dāng)時(shí)大洋環(huán)流中發(fā)現(xiàn)的微塑料水平[19]。即使是人跡罕至的青藏高原湖泊，本團(tuán)隊(duì)仍然在青海湖表層水中發(fā)現(xiàn)達(dá)到105個(gè)/km2的微塑料污染[14]。上述研究都采用拖網(wǎng)法進(jìn)行采樣，便于與海洋中采用類似方法的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。在其他一些采用過(guò)濾法的研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)了更高豐度的微塑料污染。對(duì)中國(guó)的洞庭湖、洪湖、鄱陽(yáng)湖、太湖和烏梁素海等湖泊的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在采用過(guò)濾法采樣時(shí)，這些湖泊微塑料的豐度高達(dá)103～104個(gè)/m3數(shù)量級(jí)水平[11,13,15,19]。這一水平遠(yuǎn)高于一般采用拖網(wǎng)法采樣時(shí)換算成體積濃度的水體微塑料水平（一般為0.1～10 個(gè)/m3數(shù)量級(jí)水平）。雖然這可能是由于采樣方法差異導(dǎo)致的差別，但與近幾年發(fā)表的海洋和河流中采用類似方法的微塑料調(diào)查結(jié)果相比，這一水平仍高出1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，特別是一些受人類活動(dòng)影響較大的湖泊。更高豐度的微塑料污染水平還出現(xiàn)在本研究團(tuán)隊(duì)對(duì)三峽水庫(kù)這一人工湖庫(kù)水體的調(diào)查中，高達(dá)106～107個(gè)/m3水平的微塑料污染是全球采用拖網(wǎng)法采樣獲得的最高微塑料污染水平之一[29-30]。水庫(kù)可以理解為是一類人造的湖泊，通過(guò)攔河蓄水，將上游河流帶來(lái)的物質(zhì)都攔蓄在其中。特別是大型河流上的干流水庫(kù)，可以認(rèn)為是湖泊匯集污染物的極端情況。因此，三峽水庫(kù)的高微塑料污染水平進(jìn)一步表明，湖泊可以通過(guò)蓄積流域內(nèi)的塑料垃圾成為流域內(nèi)微塑料污染重要的匯。

不同于傳統(tǒng)的污染物，微塑料是一類而非一種特定的物質(zhì)，因此微塑料在形狀、大小、顏色和性質(zhì)等方面存在巨大的差異。在早期拖網(wǎng)調(diào)查的研究中，湖泊微塑料和海洋中的類似，以碎片和碎塊型微塑料為主（圖2）。在對(duì)青海湖的研究中80%以上的微塑料以碎片形式存在，而在對(duì)北美五大湖的研究中90%的微塑料以碎塊形式存在（本研究沒(méi)有區(qū)分碎片和碎塊）[14,25]。這些碎片和碎塊被認(rèn)為主要來(lái)自人類使用的塑料包裝和塑料容器。在過(guò)濾法研究中，纖維在微塑料污染中逐漸開(kāi)始占據(jù)優(yōu)勢(shì)，部分調(diào)查中甚至90%以上的微塑料都是以纖維形式存在的[11,13,15,31]。這類微塑料纖維被認(rèn)為是通過(guò)大氣傳輸或洗滌廢水進(jìn)入湖泊中的。無(wú)論哪種形狀的微塑料，都能夠體現(xiàn)出湖泊受流域內(nèi)人類活動(dòng)的影響。如青海湖高豐度的透明微塑料碎片被認(rèn)為和旅游活動(dòng)中未經(jīng)處置的塑料包裝密切相關(guān)，而長(zhǎng)江中下游一些湖泊中較多的纖維狀和線狀微塑料則被認(rèn)為與漁業(yè)活動(dòng)有一定關(guān)系[11,14-15]。因此，微塑料的形狀在一定程度上體現(xiàn)出湖泊是流域內(nèi)塑料污染的最終匯。

圖2 湖泊微塑料研究中發(fā)現(xiàn)的典型微塑料顆粒[14]

從粒徑分布的角度來(lái)看，小尺寸的微塑料在各類水體中都占據(jù)優(yōu)勢(shì)，湖泊中也不例外，這可能是過(guò)濾法可以獲得更高微塑料豐度的原因之一。一些湖泊的環(huán)境更有利于小尺寸微塑料的形成，如青海湖和青藏高原其他湖泊的強(qiáng)紫外輻射、大風(fēng)以及干燥的氣候條件都是微塑料形成的有利條件[14,21]。對(duì)于淺水湖泊來(lái)說(shuō)，風(fēng)浪的強(qiáng)烈機(jī)械作用和顆粒物的磨損作用也是微塑料形成的主要驅(qū)動(dòng)力。與河流相比，湖泊較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間使其中的微塑料更容易向微型化發(fā)展。本團(tuán)隊(duì)在對(duì)長(zhǎng)江中下游干流微塑料的研究中發(fā)現(xiàn)，鄱陽(yáng)湖和洞庭湖湖口區(qū)域小粒徑微塑料的占比更高，同時(shí)豐度也更高。一方面，說(shuō)明湖泊可能具有形成更多、更小微塑料的條件；另一方面，也表明在某些條件下湖泊可能成為河流微塑料污染的源[32]。

塑料是多種聚合物的統(tǒng)稱。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）以及人造纖維素是湖泊中常見(jiàn)的微塑料類型。PE和PP是目前全球范圍內(nèi)使用量最大的兩種塑料制品，主要用于包裝材料和日常塑料用品的制作，這也是湖泊中發(fā)現(xiàn)大量PE和PP微塑料的原因。PET、人造纖維素和PP是人造織物纖維最常見(jiàn)的幾種材料。湖泊中微塑料的聚合物類型與其他類型水體的研究結(jié)果沒(méi)有太大差別，特別是與海洋的微塑料組成沒(méi)有太大差異，這也說(shuō)明湖泊和海洋一樣接納了通過(guò)各個(gè)途徑輸送的微塑料。

根據(jù)湖泊中微塑料的豐度和污染特征，研究者們還嘗試分析湖泊中微塑料污染的來(lái)源。對(duì)北美五大湖的研究表明，湖泊周邊的人類活動(dòng)，特別是入湖河流從流域內(nèi)城市帶入的塑料污染，對(duì)湖泊微塑料豐度有重要影響[23,25,33-34]；對(duì)蒙古國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)湖泊的研究發(fā)現(xiàn)，在離聚居點(diǎn)較近的湖區(qū)微塑料污染水平較高[24]；對(duì)青海湖的研究顯示，湖濱帶的旅游活動(dòng)對(duì)湖泊微塑料污染貢獻(xiàn)顯著（圖3）[14]；對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，庫(kù)區(qū)支流河口的微塑料污染水平和流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平密切相關(guān)。因此，湖泊流域內(nèi)的人類活動(dòng)是湖泊微塑料污染的最直接來(lái)源[29-30]。與海洋可能受到遠(yuǎn)距離微塑料傳輸?shù)挠绊懖煌?，湖泊能夠更直接地反映較小空間尺度上的塑料污染來(lái)源。河流不僅是海洋微塑料污染也是湖泊微塑料污染的重要來(lái)源。一般輸入湖泊的河流都較小，因此可以通過(guò)湖泊和河流微塑料污染水平的關(guān)系分析河流輸送對(duì)封閉水體微塑料污染積累的影響。本團(tuán)隊(duì)對(duì)青海湖5條主要入湖河流的微塑料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些河流的微塑料豐度均低于主湖區(qū)水平，并且會(huì)在河口區(qū)域形成稀釋效應(yīng)[14]。不可否認(rèn)的是，河流仍在持續(xù)向封閉的湖泊輸入微塑料，但另一方面，隨著湖泊對(duì)微塑料的日益積累，湖泊的微塑料豐度將高于湖泊輸入的水平。從這個(gè)角度看，一些大型封閉湖泊可以很好地預(yù)測(cè)海洋微塑料污染的未來(lái)。

圖3 湖濱帶大量的塑料垃圾

3 微塑料在湖泊中的遷移轉(zhuǎn)化

與其他污染物一樣，微塑料在水體中也存在著遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。微塑料在湖泊中的遷移轉(zhuǎn)化分為水平方向和垂直方向的遷移。這些遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程不僅影響微塑料在湖泊中的分布，也對(duì)湖泊成為內(nèi)陸水體微塑料重要的匯產(chǎn)生影響。

微塑料在湖泊中的水平遷移可能受到風(fēng)力和湖流作用的共同影響。面積較小的湖泊一般不會(huì)產(chǎn)生明顯和穩(wěn)定的湖流，因此風(fēng)力作用是驅(qū)動(dòng)湖泊微塑料水平遷移的主要驅(qū)動(dòng)力，這在歐洲和國(guó)內(nèi)的湖泊微塑料研究中都有發(fā)現(xiàn)。Zhang等人[21]對(duì)藏北高原湖泊岸帶土壤中微塑料的研究發(fā)現(xiàn)，下風(fēng)向湖岸的微塑料豐度明顯高于上風(fēng)向湖岸。由于藏北高原湖泊周邊人類活動(dòng)稀少，微塑料污染源較為分散，主要來(lái)自周邊交通運(yùn)輸和畜牧業(yè)活動(dòng)，而這些活動(dòng)在湖岸帶的分布也比較均勻。因此，藏北高原湖泊上下風(fēng)向湖岸帶微塑料豐度的差異能夠較好地說(shuō)明風(fēng)力對(duì)湖泊微塑料水平遷移的作用。一些大型湖泊或存在進(jìn)出水口的通途湖泊，往往存在較為明顯的湖流，這一特點(diǎn)在北美五大湖地區(qū)以及中國(guó)最大的湖泊青海湖中表現(xiàn)尤為明顯。對(duì)北美五大湖的研究表明，大型湖泊中的微塑料會(huì)隨著湖流存在明顯的遷移[33-34]。研究也顯示，青海湖中的塑料會(huì)隨著由風(fēng)力和入湖水流驅(qū)動(dòng)的湖流向湖心匯集，導(dǎo)致雖然青海湖微塑料的主要來(lái)源是湖泊南岸的旅游活動(dòng)，但湖心區(qū)卻是整個(gè)湖泊微塑料污染豐度最高的區(qū)域，這與海洋中大洋環(huán)流形成微塑料富集區(qū)十分相近[14]。

相對(duì)于水平遷移，微塑料垂向遷移可能對(duì)湖泊成為微塑料匯的作用更大。目前，相關(guān)研究顯示每千克湖泊沉積物樣品中有幾十到上千個(gè)不等的微塑料顆粒，這表明湖泊中的微塑料有向沉積物沉淀的趨勢(shì)[11,35-37]。微塑料的垂向遷移主要通過(guò)自身密度、生物膜生長(zhǎng)以及生物攝食排泄等作用驅(qū)動(dòng)。塑料的聚合物類型多種多樣，其密度也存在較大區(qū)別，有的小于水，有的則大于水。水體中微塑料主要以密度小于水的聚乙烯和聚丙烯為主，而海洋和湖泊沉積物中往往發(fā)現(xiàn)比例更高的高密度微塑料顆粒，如聚氯乙烯（PVC）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、尼龍等。相對(duì)流速較快的河流來(lái)說(shuō)，湖泊相對(duì)靜穩(wěn)的環(huán)境給微塑料的沉淀提供了更好的條件，這可能也是相關(guān)研究在湖泊沉積物中發(fā)現(xiàn)較高豐度微塑料的原因。除了高密度微塑料之外，湖泊沉積物中的微塑料仍以PE和PP等低密度微塑料為主。這些低密度的微塑料顆粒的垂向遷移可能和微塑料表面的生物膜作用、生物攝食作用有關(guān)[38]。作者團(tuán)隊(duì)對(duì)于湖泊微塑料的垂向遷移作用機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，塑料顆粒在湖泊中被大量的生物膜附著（圖4），而生物膜上吸附的無(wú)機(jī)顆粒物則對(duì)塑料顆粒的密度增加和沉降起到關(guān)鍵作用。湖泊的高營(yíng)養(yǎng)和高濁度條件最有利于生物膜驅(qū)動(dòng)的微塑料垂向遷移，而這在一些平原地區(qū)淺水湖泊中是非常常見(jiàn)的本底條件[39]。另外，微塑料被水生生物攝食和排泄的過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致其垂向遷移。大量的研究表明淡水生物，如貝類、魚(yú)類、蝌蚪、浮游動(dòng)物等都可以攝入并排出微塑料[40-41]，這些被生物排出體外的微塑料由于食物殘?jiān)蚣S便的包裹，密度變大，也更容易進(jìn)入沉積物中。從上述影響湖泊微塑料垂向遷移的條件看，富營(yíng)養(yǎng)化的淺水湖泊初級(jí)生產(chǎn)力高、生物量大，具有較好的微塑料垂向遷移條件，這也使得這類湖泊成為值得重點(diǎn)關(guān)注的微塑料的潛在匯。

圖4 湖泊中塑料表面生長(zhǎng)的生物膜[39]

除了在湖泊內(nèi)部空間的遷移外，微塑料還可能會(huì)被湖泊中水生生物攝食或附著。針對(duì)湖泊的這類研究還相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)對(duì)于太湖、青海湖等水體中水生生物的研究都表明微塑料可以被湖泊中的魚(yú)類、貝類等攝食。對(duì)海洋大型藻類的研究表明，大型水生植物對(duì)微塑料有明顯的捕集作用[42]，因此有理由相信湖泊中的沉水植物和大型絲狀藻類也會(huì)產(chǎn)生類似的效應(yīng)。目前，湖泊生物攝食對(duì)微塑料作用的研究還比較有限，需要進(jìn)一步的探索。

4 湖泊微塑料的研究展望

綜上可知，湖泊由于其自身的特點(diǎn)，已成為內(nèi)陸水體微塑料的重要匯。在一定程度上，湖泊就像是內(nèi)陸的海洋，承受著流域內(nèi)微塑料污染的巨大負(fù)擔(dān)。與湖泊面臨的微塑料污染壓力相比，目前對(duì)湖泊微塑料污染的研究還很有限，為揭示湖泊微塑料的污染特征、環(huán)境歸趨和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有必要在以下領(lǐng)域進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)研究。

（1）進(jìn)一步規(guī)范湖泊微塑料的采樣方法

正如本文前面所提到的，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于湖泊微塑料的采樣調(diào)查方法還缺乏統(tǒng)一性，這一方面造成數(shù)據(jù)比較上的困難，另一方面也對(duì)科學(xué)決策產(chǎn)生影響。因此，有必要針對(duì)湖泊特點(diǎn)結(jié)合目前各種微塑料采樣方法的優(yōu)劣，進(jìn)一步規(guī)范湖泊微塑料的采樣和結(jié)果表征方法。具體來(lái)說(shuō)，需要對(duì)比拖網(wǎng)法與過(guò)濾法在實(shí)踐中的差異、實(shí)施難易程度和對(duì)研究中更關(guān)心的微塑料類型的采集效果，開(kāi)發(fā)針對(duì)不同大小湖泊和不同類型船只均適用的采樣方案。最后，還需要規(guī)定湖泊微塑料的計(jì)量單位，以方便對(duì)不同湖泊的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

（2）加強(qiáng)對(duì)湖泊微塑料來(lái)源的識(shí)別研究

目前，對(duì)湖泊微塑料污染的研究仍然主要集中在其污染特征上，而對(duì)環(huán)境微塑料來(lái)源的識(shí)別無(wú)論在哪個(gè)類型的水體中都比較困難。相較于海洋的大面積和河流的高流速，湖泊相對(duì)較小的面積和相對(duì)穩(wěn)定的水文水動(dòng)力條件給確定湖泊微塑料的來(lái)源提供了便利，因此湖泊有潛力成為微塑料污染源解析研究的有利場(chǎng)所。目前還缺乏微塑料源解析的有效工具，因此有必要以湖泊為對(duì)象，利用微塑料污染的特征，開(kāi)發(fā)微塑料源的解析方法，加強(qiáng)對(duì)湖泊微塑料來(lái)源的識(shí)別研究，區(qū)分河流、湖岸、大氣傳輸?shù)炔煌瑏?lái)源的微塑料輸入量，為從源頭控制湖泊微塑料污染提供科學(xué)指導(dǎo)。

（3）從生態(tài)系統(tǒng)尺度評(píng)估湖泊微塑料的毒性效應(yīng)

微塑料作為一種新型污染物，其毒性效應(yīng)一直是學(xué)界和公眾關(guān)注的熱點(diǎn)。目前對(duì)微塑料的毒性效應(yīng)已有大量研究，但這些研究還存在一定局限性，比如使用的暴露劑量遠(yuǎn)高于環(huán)境微塑料的濃度，使用的塑料類型不符合環(huán)境微塑料的特征等。目前，從已報(bào)道的微塑料豐度和特征看，環(huán)境濃度和環(huán)境特征微塑料在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬存在一定難度。已有一些研究嘗試在生態(tài)系統(tǒng)尺度探究環(huán)境濃度和環(huán)境特征微塑料的毒性效應(yīng)。湖泊作為微塑料污染的熱點(diǎn)區(qū)域，其表層水和沉積物容易成為微塑料的富集區(qū)，而這些區(qū)域給研究微塑料在生態(tài)系統(tǒng)尺度的毒性效應(yīng)提供了便利。相關(guān)研究可以考慮從種群動(dòng)態(tài)、群落結(jié)構(gòu)變動(dòng)、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的角度去研究微塑料對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響，為豐富微塑料毒性效應(yīng)的研究提供幫助。