人类活动与水文环境共同调控丹江口水库消落带土壤微塑料污染格局

本文系统研究丹江口水库消落带（WLFZ）微塑料（MPs）污染特征，揭示其丰度范围（144-1050 items/kg）及以纤维状PP/PE为主的组成特性，证实人类活动（村落距离、人口密度）与土地利用方式是主要驱动因素，水库水文环境（水位波动、库湾形态）显著影响MPs迁移再分布，为水源地微塑料污染防控提供关键科学依据。

　　

Highlight

研究区域与采样设计

研究区域位于中国中部丹江口水库消落带（北纬32°36′–33°48′，东经110°59′–111°49′）。该地区属亚热带季风气候，年均气温15°C–16°C，年降水量750-950 mm，主要集中在5月至9月。2013年大坝加高工程后，水库正常蓄水位提升至170米。丹江口大坝位于汉江和丹江交汇处，形成了汉库与丹库两大库区。本研究在雨季前对150-170米水位线间的消落带开展大规模土壤与岸线水体采样，布设采样点兼顾主流/支流、库湾/开阔水域、不同土地利用类型等要素。

消落带土壤与岸线水体中微塑料的分布特征

如图2a所示，所有采样点均检出微塑料（MPs）。消落带土壤MPs丰度范围为144-1050 items/kg，平均丰度为619 ± 226 items/kg。岸线水体MPs丰度为2-6 items/L，平均4 ± 1 items/L。进一步分析显示土壤与水体MPs丰度呈显著正相关（图S3），表明两者存在密切的迁移交换关系。丹库区土壤MPs丰度显著高于汉库区。具体而言，丹库主流段MPs丰度高于支流，而汉库支流MPs丰度反而高于主流。不同土地利用类型中，裸地与农田的MPs丰度显著高于草地与林地。

微塑料的物理化学特性

MPs以0.1-1 mm尺寸为主导（占比52.3%），纤维状（41.2%）与颗粒状（36.8%）为主要形态，透明色（35.1%）与蓝色（28.3%）为主色调。聚合物类型以聚丙烯（PP，36.4%）和聚乙烯（PE，31.7%）为主，其次为聚苯乙烯（PS，11.2%）与聚酯（PET，9.8%）。拉曼光谱鉴定证实这些聚合物与当地农业地膜、渔网、包装材料等污染源高度吻合。

丹江口水库消落带微塑料的分布规律、特征及来源解析

本研究首次系统揭示了丹江口水库消落带MPs的分布规律与特性。该区域土壤MPs平均丰度（618 ± 226 items/kg）低于周边其他生态系统，例如丹江口水库周边农田土壤（均值3989 items/kg）、长江流域河岸带土壤（3877 ± 2356 items/kg）及黄河三角洲潮间带（852 ± 459 items/kg）。这种差异可能与消落带周期性淹露特性促进MPs降解或向下游迁移有关。源解析表明，MPs主要来源于农业活动（地膜残留）、渔业作业（废弃渔网）与生活污水（洗涤纤维），水文动力与人类活动共同塑造了其空间分异格局。

Conclusion

本研究填补了丹江口水库消落带微塑料污染研究的空白。结果表明土壤MPs丰度在144-1050 items/kg之间，支流与库湾的污染程度较主流更为严重，需引起高度重视。总体而言，消落带MPs污染是自然过程与人类活动共同作用的结果，建议优先管控农业密集区与邻近村镇的支流库湾区域。