西南岩溶河流微塑料污染特征与迁移机制研究：以乌马河为例

针对岩溶河流微塑料(MPs)迁移机制不明的问题，研究人员通过LDIR化学成像技术系统分析了乌马河流域水体(4-122 n/L)和沉积物(1,702.25-16,594.73 n/kg)中20-500 μm MPs的分布特征，发现PU和PET为主要聚合物类型，揭示溢流坝和河道特征对MPs截留的关键作用，为岩溶生态脆弱区塑料污染治理提供科学依据。

　　

岩溶地区作为全球重要的生态脆弱区，其独特的水文地质结构使得污染物迁移规律与传统河流存在显著差异。近年来，尺寸小于5 mm的微塑料(MPs)因其持久性和生态毒性成为环境研究热点，但关于岩溶河流中MPs(特别是20-500 μm小尺寸颗粒)的迁移机制仍存在知识空白。中国西南地区岩溶面积达344万km²，占国土面积三分之一，其地下河网与地表河流的交替流动特性可能显著影响MPs归趋。

针对这一科学问题，国内研究团队选择贵州北部乌马河开展系统研究。该流域具有典型岩溶地貌特征，35%区域坡度超过25°，沿途分布酒类企业聚集区和旅游区。研究采用激光红外成像(LDIR)技术对9个断面水体和沉积物样本进行分析，首次揭示了岩溶河流中小尺寸MPs的分布规律：沉积物中MPs丰度(1,702.25-16,594.73 n/kg)显著高于水体(4-122 n/L)，其中20-100 μm颗粒占比超85%，碎片形态占90%以上。聚合物分析显示聚氨酯(PU)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为主要成分，分别占比45.32%和6.57%，这与传统认知中船舶涂料为主要PU来源不同，暗示轮胎磨损和农业活动可能是重要来源。

关键技术方法包括：(1)采用ZnCl₂密度浮选法分离沉积物MPs；(2)Agilent 8700 LDIR系统进行20-500 μm颗粒自动识别；(3)ArcGIS 10.7分析流域土地利用类型；(4)Mantel检验评估环境因子与MPs丰度的相关性。样本来源于2022年3月采集的9个断面组合样。

研究结果部分：
3.1 MPs丰度与特征
• 沉积物MPs丰度呈现上游(7,797.38±7,663.15 n/kg)→中游(3,664.08±1,588.42 n/kg)→下游(6,897.11±7,482.56 n/kg)的空间分异，S7断面最高达15,473.57 n/kg
• 表面水体中20-50 μm MPs占比58.3%，与流速呈显著负相关(r=-0.72)

3.2 潜在来源
• PU与PET显著相关(r=0.82)，且与耕地(R=0.89)和建设用地(R=0.70)正相关
• 总溶解固体(TDS)、总氮(TN)和总磷(TP)是沉积物MPs主要影响因子(Mantel's r≥0.4)

3.3 空间迁移机制
• 溢流坝使S3断面20-50 μm MPs截留率提升40%
• 河道疏浚工程使中游沉积物MPs降低50%
• 地下河段和瀑布群导致下游MPs再分配

结论与意义：
该研究首次阐明岩溶河流中MPs的"地表-地下"双通道迁移模式，发现人工水坝对小于50 μm MPs的截留效率达65%，这一发现为岩溶区塑料污染治理提供了新思路。研究建议：(1)在溢流坝区域设置针对性拦截设施；(2)推广可降解农用材料；(3)将河道形态参数纳入MPs迁移模型。成果发表于《Environmental Technology》，对全球岩溶区近300万km²水域的微塑料管控具有指导价值。未来研究需扩大样本量和粒径检测范围，以更全面评估生态风险。