水沙条件驱动珠江口沉积物微塑料分布格局与机制研究

《Marine Pollution Bulletin》：Hydro-sedimentary conditions shape the microplastic occurrence in sediments of the Pearl River Estuary (China)

本研究聚焦珠江口(PRE)这一典型人为干扰河口，针对水动力-沉积条件与微塑料分布关联机制不清的研究空白，通过野外调查与多元统计分析，揭示了微塑料空间分布受"三滩两槽"地貌控制的规律，发现沉积物中值粒径(Md)与BOD呈负相关、石油含量呈正相关等关键驱动因子，并利用结构方程模型(SEM)量化了水沙条件的主导作用，为河口微塑料污染治理提供科学依据。

　　

随着全球塑料产量的爆炸式增长——从1950年的50万吨飙升至2020年的3.67亿吨，预计到2050年将超过330亿吨，微塑料污染已成为威胁生态系统安全和人类健康的全球性环境问题。作为陆海相互作用的关键地带，河口区域既是人类活动排放污水和塑料废物的聚集区，又是河流与海洋污染物输送的枢纽。这些塑料在环境降解作用下形成小于5毫米的微塑料颗粒，最终在河口沉积物中累积。然而，当前研究多集中于描述微塑料的分布模式，对于河口独特地貌与水动力条件如何驱动微塑料迁移转化的机制认知仍存在明显不足，尤其在人类活动高度影响的珠江口等区域更为突出。

在此背景下，发表于《Marine Pollution Bulletin》的研究论文首次系统揭示了珠江口沉积物中微塑料的分布规律及其水沙驱动机制。研究人员于2024年8月开展野外调查，结合多元统计分析方法，发现微塑料丰度呈现从河口顶部向口门递减的明显梯度（4-220 n/kg，平均62 n/kg），其中滩区微塑料丰度和多样性显著高于槽区。形态学分析显示碎片（53%）和纤维（46.3%）为主，白色和黑色占主导，粒径多小于2毫米，聚合物以聚丙烯（51.8%）和聚乙烯（18.5%）为主。

关键技术方法包括：采用野外采样获取珠江口"三滩两槽"典型地貌单元的沉积物样本；运用Pearson相关性分析揭示环境因子与微塑料丰度的关联性；通过主成分分析(PCA)辨析不同地貌单元的环境因子分组特征；利用结构方程模型(SEM)量化水沙条件对微塑料分布的直接与间接路径效应。

空间分布特征

研究显示微塑料丰度在珠江口沉积物中呈现显著空间异质性（Kruskal-Wallis检验，P=0.002），最高值出现在靠近虎门的L2站（220 n/kg），最低值位于南沙附近的L5站（4 n/kg）。这种分布格局与河口区水动力和沉积环境的空间分异高度吻合，体现了陆源输入和海洋动力的共同作用。

形态与组成特征

微塑料以碎片和纤维为主要形态，颜色以白色和黑色为主，粒径集中分布在小于2毫米的范围内。聚合物组成分析表明聚丙烯和聚乙烯是优势聚合物类型，这与珠江三角洲地区广泛的塑料制品使用和废弃物管理状况密切相关。

环境驱动机制

底部水动力和沉积环境对微塑料分布具有显著影响。Pearson相关分析发现沉积物中值粒径(Md)和生化需氧量(BOD)与微塑料丰度呈负相关，而石油含量呈正相关。主成分分析进一步明确了滩区和槽区微塑料与环境因子的差异化分组特征，反映了不同水文沉积环境下的分异规律。

综合驱动路径

结构方程模型量化了各环境因子对微塑料分布的具体路径和强度，确认水沙条件是主导驱动因子。模型结果显示，水动力条件不仅直接影响微塑料分布，还通过改变沉积环境特征产生间接效应，形成了复杂的驱动网络。

本研究通过多方法联用，系统阐明了珠江口沉积物中微塑料的分布规律及其环境驱动机制。研究发现不仅深化了对人为干扰河口微塑料环境行为的理解，更为河口微塑料污染的精准监测和治理提供了科学依据。特别是提出的"水沙条件主导驱动"理论框架，为全球类似河口区域的微塑料污染防治提供了可推广的范式。该研究填补了高强度人类活动河口微塑料迁移转化机制的研究空白，对推动全球海洋塑料污染治理具有重要指导意义。