海洋微塑料污染已成为全球性的重大环境与生态健康问题，其迁移传递过程与防控治理是当前研究的前沿与难点。现有研究对微塑料在复杂海洋食物链中的累积规律与传递路径，以及海洋生物生命活动所驱动的关键迁移过程，仍缺乏定量化与机制性的深入理解，这制约了对海洋微塑料环境归趋的全面认识，也局限了相关风险防控策略的有效推进。此外，对于微塑料的源头管控也至关重要，目前相关研究多集中于陆源输入，对海水养殖等典型涉海人为活动的污染贡献评估明显不足，这限制了对近海微塑料来源的全面解析与针对性防控。为应对上述挑战，本研究通过多角度的野外调查和原位实验，追踪微塑料进入海洋后的生物迁移过程，解析其在浮游动物和鱼类中的食物链累积特征与传递风险，量化滤食性生物通过摄食‑排泄过程对微塑料垂直迁移的驱动作用。同时，聚焦典型海洋来源，重点阐明了常用养殖浮球在海洋环境中的老化机制及其微塑料释放特征。本研究旨在完善对近海微塑料环境行为的系统认知，为微塑料综合防控策略的制定提供科学支撑。主要结论如下：

本研究为明确微塑料进入海洋后的初级传递过程，首先分析了黄东海典型浮游动物食物链中微塑料的累积规律。研究发现，在桡足类‑毛颚类这一经典浮游动物食物链中，桡足类与毛颚类体内微塑料的平均丰度分别为0.23 ± 0.36个/个体（或11.11 ± 28.52个/m³）和0.36 ± 0.31个/个体（或2.48 ± 4.90个/m³）。相关性分析表明，毛颚类体内微塑料丰度与桡足类的丰度及其体内微塑料丰度均呈显著正相关，但与水体中微塑料的丰度无显著相关性。这为微塑料在该食物链中主要通过摄食传递而非直接来自环境暴露提供了关键的野外证据。尽管在群落水平上未出现明显的生物放大效应，但在个体水平上仍观察到存在生物放大现象，表明个体层面的潜在食物链累积风险仍需关注。这为理解微塑料在海洋浮游动物食物链中的迁移传递规律提供了关键的野外实证与科学依据。

为进一步评估微塑料在更高营养级生物中的累积与传递风险，本研究分析了黄东海37种共计1075条鱼类的微塑料赋存特征，并评估了人类通过食用鱼类所面临的微塑料摄入风险。结果表明，微塑料在鱼类鳃和消化道的检出率分别为36.28%和39.63%，而在肌肉中未检出。鳃中微塑料丰度为0.41 ± 0.59个/个体或0.05 ± 0.09个/g，消化道中微塑料丰度为0.53 ± 0.63个/个体或0.06 ± 0.10个/g。与深水鱼类相比，上层鱼类体内微塑料丰度更高、粒径更小。此外，鱼类体内微塑料丰度与体长、体重呈显著负相关，但与营养级无显著相关性，营养级放大风险较低。基于国内外鱼类微塑料污染情况，研究估算了人体通过食用捕捞鱼类的潜在暴露水平，全球人均年摄入量约为5.60 × 10⁴个。为最大程度控制人类食用鱼类而带来的微塑料摄入风险，建议仅食用鱼肉部分，并尽可能选择来自深水区域、体型较大的个体。这为制定针对性的鱼类消费指南与公共健康风险管理提供了直接的科学建议。

被生物摄入的微塑料不仅可能沿食物链传递，也可通过摄食-排泄过程排出体外，故本研究进一步关注并量化了滤食性生物作为“生物塑料泵”在驱动水体微塑料向沉积物迁移中的关键作用。实验发现，真海鞘（Halocynthia roretzi）、长牡蛎（Crassostrea gigas）、栉孔扇贝（Chlamys farreri）和菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinarum）通过高效的摄食-排泄过程，能显著促进水体中微塑料的沉降，尤其是尺寸小于1000 µm及密度低于海水的正浮力微塑料。海鞘、牡蛎、扇贝和蛤仔的微塑料生物沉积速率分别为1.11 ± 0.07、0.97 ± 0.06、1.14 ± 0.07和0.10 ± 0.02个·个体^-1·d^-1，或0.31 ± 0.03、0.39 ± 0.03、0.50 ± 0.03和0.24 ± 0.04个·g^-1·d^-1。栉孔扇贝的微塑料生物沉积速率最高，表明其具有较强的微塑料生物沉积能力。利用滤食性生物的生物沉积作用，可为自然水域的微塑料污染提供一种生物修复途径。这一研究不仅为理解微塑料从水体向海底迁移的关键生物过程提供了定量化证据，也为水体微塑料原位生物修复提供了全新的思路和科学基础。

除对水体中已有微塑料的治理外，源头管控也至关重要。本研究聚焦长期被忽视的海水养殖来源，通过为期一年的原位老化实验，系统揭示了不同颜色高密度聚乙烯养殖浮球作为持续性微塑料释放源的重要贡献。结果表明，红色与黄色浮球的微塑料释放量显著大于绿色和蓝色，日均释放量均值分别为141.39、161.92、86.66和72.98个。随着使用时间增加，所有浮球均呈现明显老化特征，包括表面褪色、出现紫外氧化圈及傅里叶变换红外光谱中羰基指数持续上升。微塑料释放量与老化程度整体表现为：黄色≈红色>绿色≈蓝色。此外，温度的上升会显著加速塑料老化过程，不同颜色浮球表面及周围水体的微生物群落结构也存在明显差异。因此，高密度聚乙烯浮球在海水环境中受物理‒化学‒生物多重机制的协同老化作用，并受环境因子的综合调控。本研究揭示了养殖浮球的老化存在颜色特异性，黄色与红色浮球更易老化，这为近海养殖材料的科学选用与源头管控提供了实验依据。

综上，本研究结果表明：1）微塑料在浮游动物食物链中传递风险较高，但在鱼类食物链中传递风险较低，通过选择仅食用鱼肉及深水层、体型较大的个体可有效降低人体摄入微塑料的风险；2）滤食性生物可有效促进微塑料垂直迁移，展现出对水体微塑料的修复潜力；3）海水养殖浮球是近海微塑料的一个重要污染源，且其老化程度具有颜色差异，黄色和红色浮球比绿色和蓝色浮球更易发生老化。受限于20 μm的微塑料检测下限，更小的微/纳米塑料未被纳入本次调查与研究范围。本研究结果为近海微塑料的风险评价、生物修复与源头管控提供了关键的数据支撑与科学依据。

第1章 绪论... 1

1.1 塑料与微塑料污染概论... 1

1.1.1  塑料污染现状... 1

1.1.2  微塑料的定义与特征... 3

1.2 海洋微塑料的来源解析... 4

1.2.1 陆源微塑料... 4

1.2.2 海源微塑料... 6

1.3 海洋微塑料的分布格局... 6

1.3.1 海洋环境介质中微塑料的分布特征... 6

1.3.2 海洋生物体内微塑料的含量... 8

1.4 海洋微塑料的生态效应与迁移行为... 9

1.4.1 海洋微塑料的负面影响... 9

1.4.2 微塑料在海洋环境中的动力机制与迁移过程... 19

1.5 微塑料污染防控现状与挑战... 20

1.6 研究目的、意义与研究内容... 21

1.6.1 研究目的与意义... 21

1.6.2 研究内容与技术路线... 22

第2章 黄东海典型浮游动物食物链中微塑料的累积特征研究... 24

2.1 前言... 24

2.2 材料与方法... 25

2.2.1 采样地点与方法... 25

2.2.2 浮游动物体内微塑料的提取... 25

2.2.3 微塑料的定量与特征分析... 26

2.2.4 质量控制... 26

2.2.5 数据说明与统计分析... 27

2.3 结果... 27

2.3.1 桡足类和毛颚类体内微塑料丰度和特征对比... 27

2.3.2 桡足类和毛颚类体内微塑料丰度相关性分析... 28

2.3.3 微塑料在桡足类-毛颚类食物链中的累积与放大... 28

2.4 讨论... 31

2.4.1 桡足类和毛颚类中的微塑料丰度与特征对比... 31

2.4.2 主要饵料桡足类对毛颚类摄入微塑料的影响... 32

2.4.3 微塑料在浮游食物链传递的生态风险... 33

2.5 小结... 34

第3章 黄东海鱼类食物链中微塑料累积特征与人类暴露风险研究... 35

3.1 前言... 35

3.2 材料与方法... 36

3.2.1 采样区域与时间... 36

3.2.2 鱼类样本采集与分析... 36

3.2.3 不同鱼类组织样本中微塑料提取... 37

3.2.4 微塑料的定量与特征分析... 37

3.2.5 数据分析... 41

3.2.6 统计分析... 43

3.3 结果... 43

3.3.1 微塑料在不同鱼类组织中的丰度、特征和空间分布... 43

3.3.2 不同食性和生境鱼类中微塑料丰度与特征的差异... 48

3.3.3 鱼类体内微塑料丰度与其营养级、体长及体重的相关性分析... 49

3.3.4 微塑料在鱼类中的生物累积与营养级放大... 50

3.3.5 鱼类体内微塑料风险评估... 51

3.3.6 黄东海鱼类微塑料赋存量... 52

3.3.7 食用捕捞鱼类的全球人均微塑料摄入量... 53

3.4 讨论... 53

3.4.1 不同鱼类组织中微塑料累积特征与空间分布... 53

3.4.2 微塑料从浮游动物到鱼类的潜在跨类群传递... 54

3.4.3 鱼类微塑料食物链累积特征与生态风险... 55

3.4.4 食用鱼类时微塑料的人体暴露风险与安全食用建议... 56

3.5 小结... 58

第4章 典型滤食性生物驱动的微塑料垂直迁移与生物防控研究... 59

4.1 前言... 59

4.2 材料与方法... 60

4.2.1 实验设计... 60

4.2.2 滤食性生物中微塑料的提取... 61

4.2.3 沉积物中微塑料的提取... 62

4.2.4 微塑料的定量与特征分析... 62

4.2.5 质量控制... 62

4.2.6 数据与统计分析... 62

4.3 结果... 63

4.3.1 滤食性生物体内微塑料的累积... 63

4.3.2 微塑料在不同沉积物中的数量差异... 63

4.3.3 微塑料在不同沉积物中的特征差异... 64

4.3.4 不同滤食性生物的微塑料生物沉积速率... 67

4.4 讨论... 70

4.4.1 滤食性生物对微塑料垂直迁移的驱动作用... 70

4.4.2 滤食性生物对不同特征微塑料垂直迁移的影响... 72

4.4.3 不同滤食性生物的微塑料生物沉积速率差异... 72

4.4.4 滤食性生物在自然水域微塑料修复中的潜力... 73

4.5 小结... 77

第5章 典型海水养殖浮球的微塑料释放特征与老化机制研究... 78

5.1 前言... 78

5.2 材料与方法... 79

5.2.1 实验设计... 79

5.2.2 养殖浮球释放微塑料计数与鉴定... 79

5.2.3 养殖浮球表面颜色变化测定... 80

5.2.4 养殖浮球表面形貌观察... 80

5.2.5 养殖浮球化学成分变化... 80

5.2.6 养殖浮球表面微生物群落组成... 81

5.2.7 统计分析... 81

5.3 结果... 81

5.3.1 微塑料释放数量... 81

5.3.2 养殖浮球表面颜色与形貌变化... 83

5.3.3 养殖浮球化学成分变化... 85

5.3.4 养殖浮球老化特征与环境因子相关性分析... 86

5.3.5 不同颜色养殖浮球表面微生物群落组成... 87

5.4 讨论... 89

5.4.1 养殖浮球释放微塑料的数量... 89

5.4.2 不同颜色养殖浮球的老化特征... 90

5.4.3 养殖浮球老化的环境影响因素... 91

5.4.4 不同颜色养殖浮球表面微生物群落差异... 92

5.5 小结... 92

第6章 结论与展望... 94

6.1 主要结论... 94

6.2 本研究的创新点... 95

6.3 展望... 95

参考文献... 97

致  谢... 121

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果... 123