泰晤士河塑料瓶污染的命运：河口区迁移路径与滞留机制解析

为解决塑料瓶在河流系统中的迁移与归宿问题，研究人员结合数值模型(TELEMAC-3D/HydroBoids)与实地采样数据，揭示了泰晤士河口塑料瓶的迁移规律。研究发现：空瓶受风力主导易滞留河岸(53%滞留率)，满瓶受径流驱动更易入海(41%输出率)，为河流塑料污染治理提供关键靶点。

　　

塑料污染已成为全球性环境危机，每年有数百万吨塑料通过河流进入海洋。作为英国第二大河流，泰晤士河既是伦敦经济命脉（年产值超60亿英镑），也是塑料污染重灾区——仅2016-2019年间就从河岸清理出近10万只塑料瓶。更令人担忧的是，这些塑料瓶在河流中的命运始终成谜：它们会长期滞留成为"塑料水库"，还是最终汇入北海？这个问题的答案直接关系到海洋塑料污染的源头管控策略。

为解开这一谜题，伦敦动物学会（Zoological Society of London）联合Thames21等机构开展了一项创新研究。研究人员创造性地将流体动力学模型与公民科学数据相结合，首次量化了不同状态塑料瓶在潮汐河口的迁移规律。研究团队采用TELEMAC-3D水动力模型耦合HydroBoids智能体模型，模拟了高/低径流期（270 m³/s vs 10 m³/s）三种瓶体状态（满瓶、半满瓶、空瓶）的迁移轨迹，并通过Thames21志愿者2018-2021年间在6个监测点收集的17,058个塑料瓶实地数据验证模型。

关键技术包括：1）基于有限元三角网格的TELEMAC-3D模型模拟河口三维流场；2）HydroBoids智能体模型追踪塑料瓶的拉格朗日运动轨迹；3）伦敦城市机场气象站风速数据计算风力拖曳效应；4）公民科学网络采集的瓶体丰度与滞留时空分布数据。

研究结果揭示出显著差异：

1. 瓶体状态决定主导驱动力
   满瓶受径流控制显著，高径流期53%在150天内流出河口；空瓶则主要受风力影响，仅0.1%能进入海洋，73%滞留于潮间带。

2. 滞留热点呈现空间异质性
   监测数据显示Hammersmith的Queen Caroline站点累积瓶数最多（占总量47.2%），模型证实该区域因特殊水动力形成"塑料陷阱"。

3. 滞留时间存在数量级差异
   满瓶平均滞留时间47天，半满瓶40天，而空瓶在Teddington闸门上游的滞留时间超过模型周期（150天）。

4. 季节动态揭示管理窗口期
   夏季低径流期瓶体滞留量增加2-3倍，表明雨季前是清理最佳时段。

这项发表在《Marine Pollution Bulletin》的研究具有多重意义：首次量化了塑料瓶从泰晤士河入海的比例（41-53%），证实河口同时充当"源"与"汇"的双重角色；建立的TELEMAC-3D/HydroBoids耦合模型为全球河口塑料迁移研究提供新范式；公民科学数据的应用展示了公众参与环境监测的可行性。研究建议重点监管瓶装水消费（占污染量50%），并在Queen Caroline等滞留热点加强清理。这些发现不仅为英国"#OneLess"减塑行动提供科学依据，也为全球河口塑料治理策略制定树立了标杆——正如作者强调的："理解塑料在河流中的舞蹈，才能打断它们通往海洋的脚步"。