《Journal of Hazardous Materials》：Spatiotemporal Distribution and Rainfall-Runoff Transport Characteristics of Microplastics in a Typical Agricultural Watershed
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监测了从土壤到河流的微塑料（MPs）的时空分布。
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通过高频采样降雨数据研究了MPs的浓
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监测了从土壤到河流的微塑料（MPs）的时空分布。
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通过高频采样降雨数据研究了MPs的浓度-流量（C-Q）关系。
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降雨期间的平均微塑料浓度是基流时期的1.9倍。
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微塑料的传输主要受逆时针滞后效应的影响。
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建立了降雨期和干旱期的负荷-流量关系模型。
引言
微塑料（MPs），定义为直径小于5毫米的塑料颗粒，已成为一种新型环境污染物，引起了全球的关注[1]。微塑料广泛存在于各种环境介质中，包括海洋、淡水体、土壤和大气中。它们主要来源于农业薄膜残留物、城市污水排放、工业颗粒泄漏以及塑料产品的自然老化与破碎过程，对生态系统和人类健康构成潜在威胁[2]，[3]。
全球众多研究探讨了海洋和河流中的微塑料，涵盖其时空分布、影响因素[4]、通量估算[6]和生态风险评估[8]等方面，这些研究共同揭示了微塑料从河流系统进入海洋环境的传输过程。相比之下，陆地-河流系统中微塑料的源-汇关系和传输过程受到的关注较少[9]，[10]。作为陆地与水相互作用的关键单元，流域在水文过程中对污染物的迁移和转化起着关键作用[11]。微塑料在流域内部往往表现出显著的空间异质性，这种异质性受土地利用类型、人类活动强度和地形等因素的影响[12]，[13]。不同的土地利用类型对降雨径流事件的响应不同，导致输送到水中的微塑料量也有所不同[14]。同时，微塑料的物理性质使其在水体中发生垂直分选，从而在弯道或植被带等滞留区沉积或重新悬浮[15]。这些复杂因素共同导致了流域水体中微塑料的强烈空间变异性。此外，微塑料还可以通过土壤渗透和优先流动向下迁移，对地下水的安全构成潜在威胁[16]。从时间尺度上看，微塑料的分布会随着降雨和季节性农业活动的变化而波动，因为雨季增加的径流可能导致大量微塑料进入水生系统[17]，[18]。因此，系统地研究流域中微塑料的时空分布对于阐明其来源、传输过程和控制机制至关重要。
流域内的雨水径流被认为是微塑料从源头传输到汇点的关键驱动因素之一[19]，尤其是在与其他传输途径（如大气沉降[20]，[21]）相比时。一项针对日本河流的研究[22]表明，暴雨事件使微塑料浓度增加了10到350倍，总负荷增加了4到110倍，且总输出量与降雨量呈正相关。浓度-流量（C-Q）关系被广泛用于量化水文过程对河流污染物传输的影响，并支持通量估算[23]。有研究表明，微塑料浓度在流量峰值之前达到峰值，表现出与悬浮固体相似的动态特性，但未观察到微塑料丰度与流量之间的显著相关性[24]。尽管如此，对流域内微塑料传输机制的理解仍然有限。一方面，一些研究在降雨期间采样频率不足，未能捕捉到微塑料迁移的瞬态动态；另一方面，进行高频采样的研究仅涵盖了有限的降雨事件，限制了其研究结果的可推广性。此外，大多数关于微塑料C-Q关系的研究都是基于月度时间尺度或单次降雨事件进行的，关于水位上升和下降阶段C-Q模式的研究报道较少[25]，[26]，[27]。这些限制主要是由于雨季人工监测的困难以及处理大量微塑料样本所需的时间成本。总体而言，目前关于降雨径流过程中微塑料动态变化的研究，特别是单个事件中的浓度-流量（C-Q）关系，还需要更多的量化研究[28]。
作为南水北调中线工程的核心水源，丹江口水库的水质对北方1亿多人的饮用水安全至关重要[29]。研究水库支流流域中微塑料的污染特征和传输模式是生态保护的重要方面。本研究选择了丹江口水库上游典型的农业流域——五龙池流域作为研究区域，进行了系统的野外监测。首先，在4月份调查了土壤中微塑料的空间分布。随后，在4月至12月期间对该流域内的10个站点进行了每月一次的水质监测，以揭示微塑料的时空分布，并为后续的高频降雨监测提供基流数据。此外，还对13次降雨事件进行了高频监测，以量化雨水径流期间微塑料的输出特征，并分析微塑料浓度对流量变化的响应模式。本研究旨在阐明农业流域中微塑料的污染特征及其水文驱动的传输机制，为丹江口水库水源区的微塑料污染控制提供科学参考。
节片
研究区域
五龙池流域（北纬32°45′40″，东经111°13′30″）位于中国湖北省西北部，是丹江口水库的支流流域（图1a和b）。该流域总面积为1.92平方公里，属于亚热带季风气候，年平均气温为18°C，年平均降水量为798毫米。降水的时空分布不均，全年70%以上的降雨集中在4月至9月之间。
五龙池流域土壤中微塑料的特征
在所有土壤采样点均检测到了微塑料（图2a），其丰度范围为180至2,580个/千克，平均值为1,081个/千克。该研究区域的微塑料丰度处于中等水平，高于丹江口水库水位波动区域的丰度（619 ± 226个/千克）[13]，与中国西南部典型农业流域的丰度相当（1,087.5个/千克）[42]，但低于某些集约化农业地区的丰度。
结论
通过在不同强度的降雨事件中进行高频采样，本研究阐明了农业流域中降雨期间微塑料的传输动态。降雨事件显著增加了微塑料浓度（p < 0.05）。靠近居民区和河流连接池塘的土壤可能是降雨期间微塑料的重要来源。逆时针滞后效应（占事件总数的62%）支持了某种假设...
环境影响
本研究通过常规监测和降雨高频监测相结合，系统分析了典型农业流域中微塑料的分布特征和传输过程。微塑料的传输可能同时受到近端供应限制和远端来源延迟释放的双重影响。同时为降雨期和干旱期分别建立了负荷-流量模型，以估算年微塑料负荷。这些发现进一步丰富了我们对...
CRediT作者贡献声明
郭忠路：写作 - 审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、方法论设计、概念构思。 王健：资源管理、方法论设计、概念构思。 张佩奇：现场调查。 魏如 Meng：数据验证、现场调查。 郝浩新：方法论设计、现场调查、数据分析、概念构思。 赵雅军：写作 - 审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、现场调查、数据分析。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目（项目编号42307458）的支持。感谢匿名审稿人的宝贵建议。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本研究工作的财务利益或个人关系。
Yajun Zhao | Haoxin Hao | Rumeng Wei | Peiqi Zhang | Jian Wang | Zhonglu Guo
