湍流明渠中微塑料（MPs）床载传输动力学：光滑与粗糙床面的影响及生态意义

本研究针对水生环境中微塑料（MPs）污染的生态威胁，通过80组水槽实验，首次建立了预测MPs床载层厚度（δMP）和平均传输速度（uMP）的经验模型。新公式基于Shields数（Θp）和相对密度（ρMP/ρ），将δMP预测误差降低75%，uMP模型误差仅14.05%，显著优于现有沉积物模型，为河流系统MPs传输建模提供了关键理论框架。

　　

Highlights

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  首次建立了微塑料（MPs）床载层厚度（δ_MP）的显式模型，通过引入颗粒Shields数（Θ_p）和相对密度（ρ_MP/ρ），相较现有沉积物公式将预测误差降低75%！
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  创新性地构建了包含相对粗糙度（k_s/D_n）的平均床载传输速度（u_MP）经验公式，误差仅14.05%，大幅优于传统方法，完美适配光滑和粗糙床面（k_s = 0–7.25 mm）的复杂条件。

Conclusions

微塑料（MPs）在床载层中的动态行为是解析其传输路径和环境归趋的关键，对制定有效的河流污染治理策略至关重要。本研究首次量化了湍流明渠中MPs的床载层厚度和平均速度（u_MP），核心发现包括：

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  新开发的δ_MP模型融合了流体动力参数与颗粒特性，显著提升预测精度；
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  揭示了颗粒密度和床面特征在塑造MPs传输模式中的核心作用；
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  所提出的u_MP模型为广泛MP类型和床况提供了普适性预测框架，助力精准河流MPs传输建模。