山东半岛养殖牡蛎中微塑料的表征、来源及多维度风险评估：对海产品安全与人类健康的影响

《Aquaculture》：Microplastic characterization, sources and multi-dimensional risk assessment in farmed oysters from Shandong peninsula: Implications for seafood safety and human health

本研究对山东省养殖太平洋牡蛎的微塑料污染特征、来源解析及多维度生态风险进行综合评估，发现牡蛎体内微塑料浓度达0.09-0.16 items/g（湿重），主要来源为水产养殖设施，并估算居民年摄入量达459.13 items，风险等级普遍为高至极高。

　　

于梦洁|梁慧|张立友|孙世萌|唐艳丽

中国海洋大学渔业学院，山东省青岛市266003

摘要

由于微塑料（MP）对海产品安全的影响以及通过饮食摄入可能对人类健康造成的风险，微塑料污染在海洋养殖环境中引起了全球关注。太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）是一种重要的双壳类物种，具有较高的全球水产养殖产量和广泛的消费者接受度，因此对其中微塑料的存在进行了广泛研究；然而，关于牡蛎中微塑料的来源及其对人类消费者的生态和饮食风险的相关研究仍然有限。因此，本研究对中国最重要的牡蛎养殖区之一——山东省采集的牡蛎进行了全面的微塑料污染特征、来源贡献和多维生态风险评估。结果显示，牡蛎中的微塑料浓度范围为0.09±0.04至0.16±0.09个/克湿重，以及1.52±0.68至3.50±1.84个/个。小型纤维占主导地位，透明和白色颗粒最为常见，PET、PE和PBT被确定为主要的聚合物类型。通过食用牡蛎，山东省居民每年估计摄入的微塑料量为459.13±286.20个。多维风险评估显示，几乎所有采样点的牡蛎都被归类为高风险至非常高风险。来源分析表明，来自水产养殖和渔业设施的微塑料占总牡蛎中微塑料的11.47%-22.86%。本研究为了解养殖牡蛎中的微塑料污染特征和风险提供了关键见解，强调了消费者可能面临的饮食暴露风险，并为理解和减轻海洋养殖系统中的微塑料污染提供了参考。

引言

微塑料（MPs）已成为全球普遍存在的污染物，其持久性和毒性对生态完整性、生物多样性、食品安全和人类福祉构成了日益严重的威胁（Mukhopadhyay和Valsalan，2024）。由于微塑料体积微小、密度不均且具有高环境流动性，它们几乎存在于所有环境组成部分中。海洋生态系统正面临越来越大的微塑料污染压力；据估计，全球表层水中含有约110万至490万吨微塑料颗粒（Eriksen等人，2023）。迄今为止，已在从浮游动物和滤食性双壳类动物等低营养级生物到甲壳类动物、鱼类、海鸟和海洋哺乳动物等高等营养级消费者在内的多种海洋生物中检测到微塑料（Parolini等人，2023）。越来越多的证据表明，微塑料暴露会对海洋生物产生多种不良影响，包括生理压力和毒性反应。这些影响包括胃肠道损伤、炎症反应、内分泌干扰以及亚个体水平的神经毒性影响（例如Proki?等人，2019；Parolini等人，2020），以及个体水平的生长性能下降和发育异常（例如Haegerbaeumer等人，2019；Palmer和Herat，2021）。这种生物干扰可能会损害生物体的适应性和生存能力，并通过海洋食物网中的营养级传递进一步放大，从而引发对人类食品安全的潜在风险（Sun等人，2025）。此外，最近在人体组织和器官中检测到微塑料，这突显了它们与人体直接相互作用的能力，并引发了对其对人类健康影响的新兴担忧（Yang等人，2022）。

海洋生物，特别是海产品物种，是人类的重要食物来源和高质量膳食蛋白质的来源。在全球范围内，人均每年消费的水产品平均为20.6公斤，为约32亿人提供了至少20%的动物源性蛋白质（FAO，2024）。鉴于这种营养依赖性，评估特别容易受到微塑料污染影响的海产品物种对于识别潜在的人类健康风险至关重要。双壳类动物是全球最受欢迎的海产品之一，因其出色的环境适应性和高营养价值而被广泛养殖（Martínez-García等人，2022；Negara等人，2022）。其中，牡蛎是产量最高的双壳类物种。2022年，全球海洋养殖产量达到7110万吨，养殖牡蛎占总产量的约10%（FAO，2024）。牡蛎具有悬浮摄食行为和定居的生活方式，能够持续过滤大量海水并有效处理悬浮颗粒。例如，Do Nascimento等人（2022）报告称，巴西南部水域的Crassostrea gigas的清除、过滤和生物沉积速率分别为2.15±0.12 L·h?1·g?1、29.85±2.48 mg·h?1·g?1和27.28±2.36 mg·h?1·g?1，显示出其强大的颗粒处理能力。在处理浮游生物和颗粒有机物质的过程中，牡蛎极易吸收和积累微塑料，这种现象在全球海洋系统中被广泛报道（例如Lin等人，2024；De Rinaldis等人，2024；Pantoja等人，2024）。近年来，大量研究集中在量化并描述牡蛎及其周围环境中积累的微塑料，以及牡蛎和海水中微塑料浓度之间的相关性（例如Zhu等人，2021；Do等人，2022；Du等人，2022；Pantoja等人，2024）。还有一些研究提出将牡蛎作为微塑料污染的生物指示物（例如Wang等人，2021；Ribeiro等人，2023）。然而，关于牡蛎中微塑料污染的全面风险评估以及通过食用牡蛎对人体健康风险的研究仍然有限。一方面，常用的微塑料风险评估方法（包括污染负荷指数（PLI）、聚合物危害指数（PHI）、潜在生态风险指数（PERI）和物种敏感性分布（SSD）模型（Lithner等人，2011；Koelmans等人，2023；Qiu等人，2023）基于微塑料的丰度和/或聚合物毒性，而忽略了微塑料的其他特性，如大小、形状和颜色。近年来，人们越来越认识到微塑料是异质性和多维度的污染物，其潜在的生态行为和生物影响受到多种物理化学特性的强烈调节，包括聚合物类型、颗粒大小、形态和相关添加剂（Bucci和Rochman，2022；Li等人，2024）。虽然微塑料的丰度决定了暴露程度，但这些内在特性调节了环境传输途径、生物可利用性、摄入选择性、滞留时间和营养级传递效率，最终导致细胞和生物体水平的生态毒性风险存在差异（Bucci和Rochman，2022）。因此，仅依赖丰度和/或聚合物毒性的风险评估可能简化了微塑料污染的复杂性，强调了使用多维框架准确评估对海产品安全和人类健康影响的必要性。另一方面，由于牡蛎组织柔软且通常整只食用，通过食用牡蛎评估饮食中的微塑料摄入量对于了解潜在的微塑料暴露风险也至关重要。

如今，食品安全在全球范围内受到高度重视。减少海产品中的微塑料污染从根本上取决于对污染源的控制和管理。牡蛎养殖区通常位于近海海域，大量陆地来源的微塑料可以通过河流输入、风力和地表径流进入海洋养殖系统（Han等人，2022）。此外，集约化的水产养殖和渔业活动会产生大量塑料垃圾，这些垃圾会通过物理磨损、紫外线辐射和生物降解逐渐分解成微塑料。先前的研究表明，海洋养殖水体中的微塑料超过一半来自水产养殖和渔业设施（Chen等人，2018；Xia等人，2021）。尽管有这些发现，不同微塑料来源对牡蛎组织中微塑料积累的相对贡献尚未得到系统量化。确定牡蛎中微塑料的来源对于有效控制海洋养殖区的微塑料污染以及保障海产品安全和人类健康至关重要。

作为世界上主要的牡蛎生产国之一，中国2022年生产了约620万吨牡蛎，占全球产量的约87%（中国渔业管理局，MARA，2024；FAO，2024）。山东省拥有中国最大的牡蛎养殖区，面积达118,603公顷，贡献了全国产量的20%以上。因此，本研究选择山东省作为代表性区域，系统地研究养殖牡蛎中的微塑料污染及其相关的食品安全风险。具体而言，本研究的目标是：（1）评估牡蛎中微塑料的丰度和特性；（2）通过食用牡蛎估计微塑料的摄入量；（3）使用多维风险评估方法评估食品安全风险；（4）确定牡蛎中积累的微塑料来源。本研究旨在全面了解通过食用牡蛎暴露于微塑料的食品安全风险，并为牡蛎养殖区的污染管理和食品质量控制提供科学见解。

研究区域和样本采集

研究区域位于中国最重要的牡蛎养殖区之一——山东省的沿海地区（图1）。该地区主要养殖的物种是太平洋牡蛎（Crassostrea gigas，以下简称“牡蛎”）。在山东省半岛沿线，牡蛎养殖采用延绳钓系统（图S1），养殖笼通过浮标支撑的绳索维持在水中。

牡蛎中的微塑料丰度和特性

从山东省沿岸的九个地点共采集了360只牡蛎，在所有牡蛎样本中检测到899个微塑料颗粒。牡蛎中的微塑料浓度范围为0.09±0.04至0.16±0.09个/克湿重，以及1.52±0.68至3.50±1.84个/个（图2）。在所有地点中，鲁山的牡蛎微塑料浓度最高，而武地的牡蛎微塑料浓度最低，无论是以个/克湿重的形式表示还是其他方式。

牡蛎中的微塑料丰度和特性

最近，由于微塑料向人类转移的潜在风险、对食品安全的影响以及对渔业可持续性的更广泛挑战，商业重要海产品物种中微塑料的生物积累引起了越来越多的关注（Cunningham等人，2022；Joyce等人，2023）。本研究中的牡蛎微塑料浓度范围为0.09±0.04至0.16±0.09个/克湿重，以及1.52±0.68至3.50±1.84个/个。这些水平与先前的研究结果相当。

结论

本研究首次对中国最重要的海洋养殖区之一——山东省养殖牡蛎中的微塑料污染、来源及其多维生态和饮食风险进行了全面评估。所有牡蛎样本中都普遍检测到微塑料，浓度范围为0.09±0.04至0.16±0.09个/克湿重，以及1.52±0.68至3.50±1.84个/个，与先前的研究相比处于中等水平。牡蛎中的微塑料主要为

作者贡献声明

于梦洁：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、项目管理、方法学、调查、资金获取、正式分析、数据管理、概念化。梁慧：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、调查、数据管理。张立友：撰写——审阅与编辑、数据管理。孙世萌：撰写——审阅与编辑、数据管理。唐艳丽：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：32503261）和中国博士后科学基金（证书编号：2025M773134）的支持。我们感谢编辑和审稿人的宝贵意见，这些意见极大地改善了我们的手稿。