长江口最大浊度带微塑料时空与形态异质性研究：从表层到底层的追踪

针对河口微塑料(MPs)垂向分布与动态机制不清的问题，上海科研团队采用激光直接红外化学成像系统(LDIR)对长江口最大浊度带20-500 μm MPs开展时间序列监测，揭示了潮汐周期中表层与底层MPs的丰度波动(表层35.62±34.86 items/L vs 底层27.54±31.54 items/L)及聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)主导的形态异质性，为评估MPs生态风险提供了高分辨率数据支撑。

　　

在全球塑料污染愈演愈烈的背景下，直径小于5毫米的微塑料(Microplastics, MPs)已成为威胁水生生态系统的"隐形杀手"。这些来自塑料降解或工业生产的微小颗粒，在河口这类水动力复杂的过渡带表现出令人担忧的富集趋势。长江口作为全球人口最密集的河口之一，每年向东海输送大量陆地塑料垃圾，其最大浊度带因强烈的潮汐作用和泥沙再悬浮，被认为是MPs迁移转化的关键区域。然而，现有研究多聚焦于表层水体中>500 μm的大颗粒MPs，对20-500 μm这一更具生态风险的小颗粒MPs的垂向分布、形态特征及潮汐驱动机制仍知之甚少。

针对这一科学盲区，上海科学家团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，首次采用激光直接红外化学成像系统(Laser Direct Infrared Chemical Imaging System, LDIR)对长江口横沙浅滩开展高时空分辨率监测。该技术突破传统显微鉴定的局限，实现了20-500 μm MPs的自动化检测与化学指纹识别。通过两个完整潮周期的分层采样，团队系统解析了MPs在表层与底层水体的动态变化规律及其形态-聚合物关联特征。

关键方法
研究在长江口最大浊度带的横沙浅滩设置采样点，利用LDIR系统对表层与底层水样中的20-500 μm MPs进行定量检测，结合潮汐周期采样策略获取时间序列数据，通过多维形态参数分析评估MPs的物理化学异质性。

研究结果

MPs丰度特征
监测显示表层水体MPs平均丰度(35.62±34.86 items/L)略高于底层(27.54±31.54 items/L)，但无统计学差异。潮汐周期中MPs丰度呈现1-88 items/L的动态波动，退潮时表层丰度显著高于底层，反映潮汐对MPs分布的调控作用。

粒径与聚合物组成
<100 μm MPs占比最高(表层55.6%，底层63.3%)，其中20-50 μm颗粒在底层占比达37.5%。聚合物谱系显示PE(表层42.3%，底层40.1%)和PP(表层28.6%，底层25.3%)占据主导，底层水体还检出聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)等更多元聚合物。

形态异质性
表层MPs形态相对均一，而底层MPs呈现显著多样性：PE多呈不规则碎片(占比46.2%)，PP则以颗粒状为主(61.8%)。这种差异归因于底层沉积物再悬浮导致的MPs形态分选效应。

生态风险启示
研究首次揭示20-500 μm MPs在潮汐驱动下的"表层富集-底层分异"传输模式，指出小粒径MPs虽质量占比低，但其巨大的比表面积可能增强对持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants, POPs)的吸附能力。底层MPs的形态异质性提示其在生物摄取途径上的多样性，可能通过不同机制影响底栖生物群落。

结论与展望
该研究通过LDIR技术的高通量检测优势，构建了河口MPs垂向分布的高精度图谱。发现潮汐动力通过调控水层交换和沉积物再悬浮，塑造了MPs的时空分异格局。特别是底层水体中MPs表现出的聚合物特异性形态特征，为理解MPs在食物网中的传递路径提供了新视角。研究成果不仅为河口MPs通量估算建立了方法论范式，更警示20-500 μm MPs作为"生态风险放大器"的潜在危害，呼吁在环境监测中加强对此粒径范围MPs的关注。未来需结合生物毒性实验，进一步揭示MPs形态异质性与生态效应的剂量-响应关系。