淡水环境中微塑料赋存情况的研究进展

王岩岩

(同济大学 环境科学与工程学院，上海 200092)

微塑料是粒径小于5 mm的塑料颗粒[1]，它尺寸小，化学稳定性高，难降解，在水环境中可以存在很长时间，且其易吸附有毒污染物。2014年的塑料产量超过3.11亿t，比2004年增加约8400万t[2-3]。淡水水域是微塑料进入海洋的重要传输途径。海洋微塑料中70%～80%来自于河流[4]。作为一种新型污染物，微塑料已受到广泛关注。

1 湖泊和河流中的微塑料

全球范围内湖泊之间的微塑料丰度还没有形成明显区域分布特征。Eriksen等[5]研究指出苏必利尔湖、休伦湖和伊利湖的微塑料的平均丰度为43,000 N/km2。在几个大城市附近，鲍德温等[6]发现微塑料丰度会高一个数量级。温尼伯湖近岸水体比离岸水体含有更多微塑料[7]。在欧洲的Chiusi湖和Bolsena湖表层水体中，微塑料丰度达到2.68～3.36 N/m3和0.82～4.42 N/m3[8]。强风影响了碎片状微塑料在表层水体中的分布，对纤维状微塑料没有影响，因此采样时应考虑风速的影响。瑞士湖泊中微塑料平均丰度为0.5 N/m3[9]。在亚洲地区，研究指出蒙古Hovsgol湖中存在微塑料[10]。在中国的太湖，微塑料丰度因采样点位置而异，湖泊中部浓度低(0.3 N/m3)、西北部(1.1 N/m3)和东南部(2.5 N/m3)浓度较高[11]。

塑料主要来源于陆地环境，河流是塑料向湖泊迁移的重要传输途径。Dris等人[12]指出城市输入是河流中微塑料浓度较高的原因。Kapp和Yeatman[13]报道了长达1735 km的斯内克河和523 km的哥伦比亚河下游表层水体中微塑料赋存情况，研究指出农业区微塑料含量较高，可能是因为该地区使用了生物肥料或塑料薄膜，娱乐场所也表现出较高的微塑料污染水平。K.Zhang等人[14]报道中国三峡大坝可能会导致低密度的微塑料发生堆积。McCormick等人[15]指出密西西比河支流伊利诺伊河随着河流流经若干城市，微塑料浓度从上游(1.94±0.81 N/m3)向下游(18±11 N/m3)发生递增。

2 河流微塑料向沿海地区、河口和海洋的输入

在沿海地区，塑料污染源和汇的过渡非常重要，但对这一地区的微塑料研究少于对海洋环流中的微塑料研究。Lebreton等人[16]依据模型估计，每年通过河口流入海洋的塑料有115万～241万t。

沿海水体由于其输入源的多样性和环流模式，其受到的污染可能比河流更严重。研究指出中国南部的北江微塑料平均丰度为(0.56±0.45) N/m3，而湘西湾的平均丰度为0.11～68 N/m3[17]。Zhao等[18]在长江口观测到的地表水微塑料丰度高达4137 N/m3，其微塑料形状主要是纤维状，但没有报道聚合物类型。Cheung等人[19]在珠江口附近的香港水域调研指出雨季微塑料丰度在比旱季高。Yonkos等[20]指出切萨皮克湾四条河流塑料浓度与流域内人口密度、城市化程度正相关。Nakdong河(韩国最长河流)微塑料输入量为53～118 t/a，其微塑料在雨季丰度最大[21]。不同研究之间的结果难以相互比较，因为大多数采样是短期的。因此，目前的建模工作很大程度依赖于碎片化数据来估计河流的塑料输入量，且缺乏充分验证。

自然微粒相关研究成果对微塑料可能适用，特别是当作为研究对象的微塑料被风化或产生生物膜时。在微塑料被释放后的行为研究方面，Hoellein等人[22]指出微塑料在实验水流中的沉积过程与自然微粒相似。此外，他们观察到高密度微塑料和附有生物膜的微塑料沉降速度最快，而纤维状微塑料的悬浮时间更长，生物膜的形成也更少。河口地区最常见的聚合物类型是聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。因为大多数研究在海岸线和水体表层进行采样，导致密度较低的聚合物被优先采集。Cohen等人[23]发现美国特拉华湾河口最大浑浊带附近表层水体的微塑料丰度最高。

3 结论与展望

大多数微塑料研究聚焦于水体表层，未来需要更多的微塑料研究工作扩展到更深的水层中。现有研究对湖泊和河流的微塑料污染研究有限，相比海洋微塑料研究，仍然需要针对湖泊和河流进行更多更深入的微塑料赋存现状及其影响因素探究。塑料垃圾从陆地输送到海洋是一个复杂的过程，受到各种因素的影响，包括人口密度、城市化、人均收入、水文条件、垃圾管理基础设施和生活水平。目前，仍需要更完整的模型，以更好地估测全球河流的塑料输入量，反映塑料污染现状。对内陆河流和湖泊进行更为全面的采样分析将有助于该类模型的完善。