河流是微塑料颗粒从陆地向海洋传输的主要路径和存储库，对全球微塑料循环起着重要的环境和生态作用。由于环境条件、污染源和政策管理的差别，不同地区河流微塑料污染可能呈现空间差异。例如，微塑料污染的空间差异可以间接反映不同城市化进程中塑料污染防治能力和成效。然而，河流微塑料的研究方法不一致，在很大程度上造成了空间差异分析的不确定性。

近期，中国科学院城市环境研究所联合美国马萨诸塞大学洛厄尔分校和荷兰瓦赫宁根大学的研究团队在河流微塑料数据整合的基础上提出了跨洲对比路径（图1）。该路径构建中考虑了河流微塑料元数据基本属性，以采样位置、环境介质和城市化水平作为分析和对比的分组条件，分析了76条河流中1432个微塑料样本数据（图2）。采样位置分组为亚洲和欧美，环境介质分组为地表水和沉积物，其中河流地表水采样方法分组为大体积样和浓缩样，城市化水平分组为已城市化和城市化中。于此，跨洲对比路径回答了河流微塑料污染研究中3个逐级关联的科学问题。对比路径、样本数据和科学发现以Significant regional disparities in riverine microplastics为题发表于《Journal of Hazardous Materials》期刊上。

采样位置分组对比发现，河流地表水微塑料污染存在洲际尺度差异。大体积样品中，河流地表水微塑料丰度中位数在亚洲是2823个/立方米，在欧美只有900个/立方米，即亚洲是欧美的3.1倍（图3a）；浓缩样品中，微塑料丰度中位数在亚洲是3.7个/立方米，在欧美是2.1个/立方米，即亚洲是欧美的1.8倍。虽然两种采样方法的数据分析结果在倍数上不一致，但都证实了亚洲河流地表水微塑料污染明显高于欧美。河流地表水微塑料形态特征和聚合物类型在亚洲和欧美也均具明显不同。其中，纤维状在亚洲河流地表水中比欧美更具优势，而碎片状在欧美比亚洲更具优势（图3b）；聚苯乙烯在亚洲河流地表水中比欧美更具优势，而聚乙烯和聚丙烯在欧美都比亚洲更具优势（图3c）。

环境介质分组对比发现，河流沉积物微塑料污染差异与地表水不具有洲际对称。微塑料在河流沉积物中的污染也表现出洲际尺度差异，但其丰度、形态等特征差异格局与地表水不一致，亦称为不对称格局。一是，河流沉积物微塑料丰度中位数在欧美高达795个/千克，而在亚洲只有186个/千克，即欧美是亚洲的4.3倍（图3d）；二是，纤维状在欧美河流沉积物中比在亚洲更具优势，而碎片状在亚洲河流沉积物比欧美更具优势（图3e）。丰度和形状属于同一类不对称，指的是在沉积物洲际尺度差异格局恰好与在地表水中完全相反，亦称为强不对称。另一类不对称格局，指的是聚丙烯和聚苯乙烯优势占比在河流地表水中存在洲际尺度差异（图3c），而这一差异在沉积物中却不明显（图3g），亦称为弱不对称。

城市化水平分组对比发现，城市化进程是河流地表水和沉积物微塑料污染格局不对称的主要原因。塑料的生产、使用、排放和治理等过程或措施与城市化进程相生相伴。欧美国家率先开启并已完成城市化进程，亚洲多数国家相对滞后并正处于城市化进程中。在欧美等已完成城市化进程的国家中，微塑料在河流沉积物已经大量积累，深刻地记录了这些国家经历了忽视塑料治理而导致向河流大量排放微塑料的阶段（图4）。河流地表水微塑料丰度在欧美已明显低于亚洲多数仍处于城市进程中的国家，在很大程度上反映了已完成城市化的国家塑料治理已从忽视到重视阶段，微塑料污染趋势得到缓解。亚洲多数处于城市化进程中的国家，沉积物尚未积累大量的微塑料，但其河流地表水微塑料丰度却明显高于已完成城市化的国家。这意味着亚洲可能正在经历类似欧美国家忽视塑料治理的阶段。随着塑料产业向亚洲中低收入国家转移，如果亚洲城市化进程中没能汲取欧美忽视塑料治理的教训，其河流沉积物微塑料污染将重蹈欧美国家的覆辙，甚至比欧美国家更为严重。

    论文链接

图1 河流微塑料跨洲对比路径 图2 河流微塑料样本点分布

图3 河流微塑料特征洲际尺度差异

图4 城市化进程中河流微塑料特征差异

相关资料

Chen, C., Pagsuyoin, S.A., van Emmerik, T.H.M., Xu, Y.Y., He, Y.Q., Guo, Z.F., Liu, D., Xu, Y.Y., 2024. Significant regional disparities in riverine microplastics, J Hazard Mater, 472: 134571.

Bai, M., Lin, Y., Hurley, R.R., Zhu, L., Li, D., 2022. Controlling factors of microplastic riverine flux and implications for reliable monitoring strategy. Environ Sci Technol 56 (1), 48–61.

Hurley, R., Woodward, J., Rothwell, J.J., 2018. Microplastic contamination of river beds significantly reduced by catchment-wide flooding. Nat Geosci 11 (4), 251–257.

Mennekes, D., Nowack, B., 2023. Predicting microplastic masses in river networks with high spatial resolution at country level. Nat Water 1, 523–533.

Nava, V., Chandra, S., Aherne, J., Alfonso, M.B., Ant˜ao-Geraldes, A.M., Attermeyer, K., et al., 2023. Plastic debris in lakes and reservoirs. Nature 619 (7969), 317–322.

Rillig, M.C., Lehmann, A., 2020. Microplastic in terrestrial ecosystems. Science 368(6498), 1430–1431.

Rochman, C.M., 2018. Microplastics research—from sink to source. Science 360 (6384), 28–29.

Strokal, M., Bai, Z., Franssen, W., Hofstra, N., Koelmans, A.A., Ludwig, F., et al., 2021. Urbanization: an increasing source of multiple pollutants to rivers in the 21st century. npj Urban Sustain 1 (1), 24.

van Klink, R., Bowler Diana, E., Gongalsky Konstantin, B., Swengel Ann, B., Gentile, A., Chase Jonathan, M., 2020. Meta-analysis reveals declines in terrestrial but increases in freshwater insect abundances. Science 368 (6489), 417–420.

Weiss, L., Ludwig, W., Heussner, S., Canals, M., Ghiglione, J.F., Estournel, C., et al., 2021. The missing ocean plastic sink: gone with the rivers. Science 373 (6550), 107–111.

Windsor, F.M., Durance, I., Horton, A.A., Thompson, R.C., Tyler, C.R., Ormerod, S. J., 2019. A catchment-scale perspective of plastic pollution. Glob Chang Biol 25, 1207–1221.