科英布拉市城市环境中微塑料迁移与分布的评估

《Environmental Pollution》：Assessment of microplastic transport and distribution in the urban environment of Coimbra municipality

微塑料在葡萄牙科伊姆布拉市小流域尺度上的运输与分布研究显示，湿沉降微塑料通量（235±231 p·m?2·天?1）显著高于干沉降（70±96 p·m?2·天?1），降雨期间溪流水体微塑料浓度（59±83 p·L?1）较降雨前（39±21 p·L?1）几乎翻倍。流域城市化程度与溪流微塑料浓度呈正相关，住宅区径流中微塑料浓度最高（82±20 p·L?1），而医院周边干沉降浓度显著升高。主要微塑料类型为聚乙烯（35-42%）、聚丙烯（28-32%）和橡胶颗粒（15-18%），尺寸多在5-250 μm。研究强调城市化环境需多途径监测，优先管控单次使用塑料和轮胎磨损污染。

　　微塑料（MPs）已成为全球范围内日益严重的环境问题，其来源广泛且影响深远。本研究聚焦于葡萄牙科英布拉市的五个小型流域，探讨微塑料在大气沉降、径流和溪流中的传输与分布模式。通过系统采集和分析不同路径中的微塑料数据，研究揭示了微塑料在城市环境中的广泛存在及其与环境因素之间的复杂关系。研究结果不仅有助于理解微塑料的环境行为，也为制定有效的缓解策略提供了科学依据。

微塑料主要来源于陆地环境，尤其是城市区域，其传播控制难度较大。由于微塑料在生态系统和人类健康中可能带来潜在风险，因此研究其传播机制具有重要意义。本研究的发现表明，微塑料在城市环境中的分布和传输与多种因素密切相关，包括流域的地形特征、土地利用类型以及气候条件等。通过分析不同路径中的微塑料浓度和种类，研究进一步明确了城市微塑料污染的主要来源和传播途径。

在研究过程中，团队采用了多种方法进行微塑料的提取和识别。首先，对所有水样进行了真空过滤处理，使用5微米的聚碳酸酯膜滤膜。随后，利用氢氧化物溶液进行消化处理，以去除有机物质。接着，通过超声波清洗、离心和再次过滤等步骤提取微塑料，并结合立体显微镜和μ-FTIR技术进行分类和识别。这种方法确保了研究的准确性和可靠性，同时为后续的环境分析提供了坚实的数据基础。

研究结果显示，微塑料在湿沉降中的日通量（235±231 p•m?2•day?1）显著高于干沉降（70±96 p•m?2•day?1）。在降雨期间，溪流中的微塑料浓度几乎翻倍，达到59±83 p•L?1，而降雨前的浓度为39±21 p•L?1。虽然湿沉降中的微塑料浓度略高于径流或降雨前的溪流，但差异并不显著。这些结果表明，微塑料的传输与降雨事件密切相关，而降雨前的干燥期可能促进了微塑料的积累。

在流域特征方面，研究发现，微塑料浓度在径流和降雨期间的溪流中呈现出显著的变化。城市化程度较高的流域，如Arrega?a流域，微塑料浓度明显上升，这可能与城市活动带来的污染源有关。此外，研究还指出，流域面积较小的地区微塑料浓度较高，这可能与地表径流的集中效应有关。土地利用类型对微塑料的径流影响显著，其中住宅区的微塑料浓度最高，这反映了城市生活活动对微塑料污染的贡献。

研究进一步探讨了微塑料传输的主要驱动因素。通过相关性分析发现，城市化程度与微塑料浓度之间存在较强的正相关关系，而流域面积则与微塑料浓度变化呈中度负相关。这些结果表明，城市化程度越高，微塑料的积累和传播越显著。同时，研究还发现，降雨前的干燥天数与湿沉降中的微塑料浓度之间存在显著的正相关关系，这可能意味着在干燥天气中，微塑料更容易积累在地表，随后在降雨事件中被冲刷进入水体和大气。

在微塑料的类型和形态方面，研究发现聚乙烯、聚丙烯和橡胶是主要的微塑料种类，其中聚乙烯和聚丙烯在湿沉降和溪流中尤为常见。这些塑料的大小范围在5到250微米之间，整体平均大小为158微米。微塑料的形态特征，如圆形度，也因传输路径的不同而有所变化，例如在径流中，微塑料的圆形度较高，而在降雨期间的溪流中则较低。这些形态特征可能反映了不同的环境影响和传输机制。

研究还强调了微塑料在城市环境中的复杂传播路径。大气沉降，尤其是湿沉降，是微塑料的重要传输途径，而地表径流和溪流则通过降雨事件将微塑料输送到更大的水体。此外，植被和土壤在微塑料的沉积和再分布过程中扮演了重要角色，尽管它们可能无法永久去除微塑料，但可以暂时滞留并减少其进一步扩散的风险。

本研究的局限性在于，部分微塑料的沉积过程未能量化，例如河床、周围土壤和植被中的微塑料含量。此外，研究未能完全追踪微塑料进入主河流或海洋的量，这限制了对微塑料总排放量的全面评估。未来的研究应更加注重水文过程的连续监测，以更准确地评估微塑料的传输动态和环境影响。

总体而言，微塑料在城市环境中的广泛分布和传输表明，需要采取更加综合和系统性的管理措施。研究建议减少一次性塑料的使用，特别是聚乙烯和聚丙烯，以降低微塑料污染的风险。同时，应加强对微塑料传输路径的监测，特别是在城市化程度较高的地区，以更好地理解和控制微塑料的环境影响。通过科学的监测和管理，可以有效减轻微塑料对生态环境和人类健康的潜在威胁，促进可持续的城市发展。