微塑料在海洋和淡水生态系统中无处不在。由于其尺寸小的特点,极容易被水生动物所获取,引起了越来越多的科学关注。环境中的微塑料是由多种塑料颗粒混合组成的固体污染物。目前多数的微塑料毒理学实验将微塑料简化为单一化合物。另外,形状规则、尺寸精确、聚合物类型单一的商业化微球是最常用的微塑料,与真实环境中的微塑料并不统一。目前的暴露方法忽略了微塑料的多样性,导致了微塑料的室内毒性数据不能反映真实的微塑料风险。为了探索适用于微塑料的暴露方法,本学位论文将野外调查和室内实验相结合,进行了以下研究。首先,以上海市樱桃河为例,本研究调查了微塑料污染的时空分布特性,获得了微塑料的环境特性。表层水的微塑料平均丰度为4763个/m3,显著高于底层水平均丰度（878个/m3）,表明微塑料在空间上不均匀分布。短时间尺度24小时采样结果证明,微塑料的丰度在每个小时内都处于动态变化。例如,表层水微塑料丰度在380-3660个/m3之间变化,具有时间异质性。该调查表明由于潮汐影响等,微塑料的分布表现出高度的时空异质性分布特性,这一特性在近年来也被越来越多的野外调查所证实。接着,根据微塑料的环境特性制备和表征受试微塑料,并应用于后续的暴露实验。本学位论文制备了微球、纤维和碎片三种不同形状的微塑料。利用不同孔径的筛网和滤膜,将微塑料筛分成不同尺寸。在光学显微镜下对微塑料的形状、尺寸和颜色进行表征。利用显微-傅立叶变换红外光谱仪对微塑料的聚合物类型进行表征。利用纯水、酒精和碘化钠配制不同密度的溶液（0.8-1.8 g/cm3）,通过观察微塑料的悬浮沉降状态来表征微塑料的密度范围。对制备的微塑料进行浓度测定,与Casy流式细胞仪和Flowcam计数仪相比,显微镜计数是较为可靠的浓度测定方法。然后,以形状、聚合物类型和尺寸为例,研究微塑料的理化特性对河蚬摄入微塑料的影响。对于不同形状的微塑料,河蚬更容易摄入微球（0.5-10.25个/g湿重）。河蚬对微塑料的摄入与弹性模量呈负相关。聚酯纤维的弹性模量最低,为2.2×103Mpa,然而河蚬对其摄入丰度最高（4.1个/g湿重）。河蚬对尺寸范围在250-1000μm之间的微塑料摄入最多,该结果与野外发现的河蚬体内微塑料的尺寸范围一致。研究结果证实了微塑料的形状、聚合物类型和尺寸影响生物的摄入水平,微塑料暴露实验应考虑其理化特性。其次,以暴露容器的容量为例,研究环境因子-暴露容量对斑马鱼摄入微塑料的影响。结果显示,斑马鱼对微塑料的摄入与暴露浓度呈正相关。与浓度效应相比,数量效应对于微塑料的摄入起到主导作用。例如,暴露浓度为1600个/L时,不同容量的暴露容器中微塑料数量不同。16 L容量下平均每条鱼摄入49.50个微塑料,显著高于4 L容量下斑马鱼的摄入水平（15.44个每条鱼）。研究结果证实了暴露容量影响了微塑料的暴露数量,进而影响了生物的摄入水平,微塑料暴露实验方法应考虑影响微塑料的环境因子。最后,研究老化特性对黑头呆鱼繁殖能力、胚胎孵化和子代生长的影响。研究结果表明,与棉纤维相比,微塑料暴露下黑头呆鱼产卵量减少,抑制了黑头呆鱼的繁殖。原始微塑料对于黑头呆鱼的胚胎孵化和幼鱼存活、生长发育没有显著影响。与原始微塑料相比,老化微塑料抑制了幼鱼的生存（平均存活率88.9%-95.5%）。老化微塑料导致了幼鱼发生严重的心包水肿和脊柱弯曲等畸形形态。研究结果证实了微塑料的老化对生物毒性起着重要作用,微塑料暴露实验方法应考虑其老化特性。学位论文建议,微塑料暴露方法应该考虑“环境相关特性”。“环境相关特性”是指,在毒性实验中使用的微塑料具有环境相关浓度、物理化学特性以及老化特性,并且要考虑到影响微塑料特性的环境因子,例如暴露容量等等。为了构建“环境相关特性”微塑料暴露方法,首先,通过野外调查获取真实环境中的微塑料特性;其次,在室内制备受试微塑料,模拟环境特性;最后,使用具有“环境相关特性”的微塑料进行室内毒性实验,获得生态相关毒理学数据。