顆粒在線訊：塑料是在大小、形狀和強(qiáng)度等方面均具可塑性的材料。伴隨著城市化進(jìn)程，塑料已被廣泛用于生產(chǎn)器材及生活用品。與此同時(shí)，顆粒直徑小于5毫米的微塑料也隨之以不同的形狀、顏色和類型遍布于生態(tài)空間中各個(gè)角落和各種生物。城市水系統(tǒng)是城市生產(chǎn)、生活及生態(tài)空間互相連通的紐帶，是研究微塑料在城市循環(huán)過程和效應(yīng)的重要載體。例如，水庫和海灣分別作為連通城市水系統(tǒng)給水端和排水端的典型生態(tài)空間，水庫和海灣微塑料形成和機(jī)制的研究是理解生產(chǎn)和生活空間中各類塑料生產(chǎn)、使用等各環(huán)節(jié)污染效應(yīng)的重要基礎(chǔ)科研工作。

　　數(shù)據(jù)薈萃是對(duì)某個(gè)領(lǐng)域或主題所有科學(xué)論文中可用的表格和圖形數(shù)據(jù)直接進(jìn)行提取整合、篩選分流、配對(duì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)學(xué)方法體系。由于凸顯數(shù)據(jù)獲取的直接性、針對(duì)具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的靈活性、模塊路徑的可更新性，數(shù)據(jù)薈萃路徑在方法體系上有別于傳統(tǒng)以結(jié)果整合為核心而形成相對(duì)固定的薈萃分析路徑，近年來在水庫生源要素、微塑料及海灣抗生素等研究主題得以構(gòu)建、發(fā)展和更新。該方法體系不僅可薈萃形成某個(gè)領(lǐng)域或主題可開放共享的數(shù)據(jù)集，同時(shí)也可有力支撐相應(yīng)領(lǐng)域或主題的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)。 

　　海灣是介于城市水系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)間的具過渡特征的生態(tài)空間，是城市水系統(tǒng)微塑料和抗生素等新污染物生態(tài)效應(yīng)或控制成效的環(huán)境指示器。在水庫微塑料數(shù)據(jù)和海灣抗生素?cái)?shù)據(jù)等薈萃方法體系研究的基礎(chǔ)上，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所聯(lián)合諾丁漢大學(xué)、利茲大學(xué)等的科研人員建立了針對(duì)海灣沉積物微塑料科學(xué)論文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的信息提取、數(shù)據(jù)分流和統(tǒng)計(jì)分析等模塊組成的數(shù)據(jù)薈萃路徑（圖1）。該路徑薈萃形成一套涵蓋亞洲、歐洲、北美洲和南美洲4大洲24個(gè)海灣中300余個(gè)有效監(jiān)測記錄的數(shù)據(jù)集。海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)薈萃路徑、數(shù)據(jù)集及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，以Widespread occurrence of microplastics in marine bays with diverse drivers and environmental risk為題發(fā)表在Environment International。

　　盡管海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)薈萃路徑整體上沿用水庫微塑料和海灣抗生素?cái)?shù)據(jù)薈萃方法體系中采用的“提取-分流-統(tǒng)計(jì)”的基本思路，但在針對(duì)性和靈活性方面根據(jù)研究對(duì)象和研究主題的差異性分別對(duì)提取模塊和分組模塊進(jìn)行更新。就研究對(duì)象而言，水庫中的微塑料主要來自于外源性輸入，而海灣中的微塑料還有一部分來自于內(nèi)源性輸入。相應(yīng)地，海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)薈萃路徑中信息提取模塊也將海水養(yǎng)殖規(guī)模等內(nèi)源性影響因子納入數(shù)據(jù)提取范疇，以豐富對(duì)海灣微塑料來源多元化的理解。就研究主題而言，環(huán)境中抗生素多樣性指的是化學(xué)種類數(shù)，而微塑料多樣性指的是形狀和化合物等屬性。為此，海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)薈萃路徑中的分組模塊以形狀分類、聚合物分組和豐度單位作為信息篩選條件，以對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的可比性進(jìn)行校驗(yàn)。

　　基于該數(shù)據(jù)集的驅(qū)動(dòng)，海灣沉積物微塑料研究在空間格局、組成模式和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的3個(gè)方面獲得相應(yīng)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。在空間格局方面，受河流塑料輸入、海水養(yǎng)殖活動(dòng)和水文潮汐動(dòng)態(tài)等的共同作用，東亞海灣是目前已有監(jiān)測海灣中沉積物微塑料污染的高值區(qū)域，豐度最高值達(dá)到1963個(gè)/千克（干重）。在組成模式方面，海灣沉積物微塑料聚合物和形狀分別以聚丙烯和纖維類長條形為主導(dǎo)特征（圖2），主要特征的相似性呈現(xiàn)出顯著的地理衰減規(guī)律。在生物可獲得性和毒性耦合評(píng)價(jià)體系下，已有監(jiān)測海灣沉積物微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)包括3個(gè)等級(jí)，其中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高等級(jí)的海灣占比超過60%（圖3）。對(duì)此，海灣沉積物微塑料生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的防控應(yīng)著眼于生產(chǎn)和生活空間塑料纖維的循環(huán)再利用，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和聚合物類別實(shí)行分類管理。

　　數(shù)據(jù)薈萃路徑深化了已有監(jiān)測海灣沉積物微塑料分布、組成和風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)認(rèn)知。然而，微塑料監(jiān)測方法的差異性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的復(fù)雜性，給全球視角下海灣沉積物微塑料污染的比較研究帶來相應(yīng)的不確定性。例如，不同數(shù)據(jù)來源所選用的采樣、預(yù)處理和鑒定技術(shù)存在差異，是海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)共享的瓶頸。相對(duì)地，論文整合分析了海灣沉積物已有的微塑料監(jiān)測方法，在展望中提出包括樣品采集、干燥、分離、消解、過濾和鑒定等環(huán)節(jié)的監(jiān)測流程（圖4），以期促進(jìn)全球尺度下海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)的有效共享。就微塑料風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的復(fù)雜性而言，數(shù)據(jù)的有限性導(dǎo)致海灣沉積物微塑料的安全閾值尚未明確且復(fù)合污染效應(yīng)仍然難以量化，這意味著海灣微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)亟需更多的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證。為此，有必要以微塑料為核心構(gòu)建“環(huán)境因子-多種污染物-生物體”一體化監(jiān)測指標(biāo)體系，以支撐微塑料風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的迭代與完善。

圖1.海灣沉積物微塑料數(shù)據(jù)薈萃方法體系

圖2.海灣沉積物微塑料形狀（a-c）和聚合物（d-f）組成特征及相似性

圖3.海灣微塑料生物可獲得性和毒性耦合評(píng)價(jià)體系（a）及其分級(jí)結(jié)果（b）

圖4.海灣沉積物微塑料監(jiān)測建議流程

來源：城市環(huán)境研究所