《Journal of Environmental Chemical Engineering》：First integrated ecological and human exposure risk assessment of microplastics in natural waterfall systems of a sub-tropical region
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摘要在淡水系统中，微塑料的出现频率越来越高；然而，在高能量源头水域中，它们的存在、迁移规律以及相关风险仍缺乏研究，尤其是在发展中国家。本研究是对孟加拉湾沿岸亚热带地区瀑布系统中的微塑料分布、特性、生态风险及人类潜在暴露风险进行的首批全面评估之一。在所有八个采样点都检测到了微塑料，
摘要
在淡水系统中，微塑料的出现频率越来越高；然而，在高能量源头水域中，它们的存在、迁移规律以及相关风险仍缺乏研究，尤其是在发展中国家。本研究是对孟加拉湾沿岸亚热带地区瀑布系统中的微塑料分布、特性、生态风险及人类潜在暴露风险进行的首批全面评估之一。在所有八个采样点都检测到了微塑料，其浓度在38.9 ± 13.6到80.6 ± 38.6个/立方米之间，这表明即使在湍流且看似原始的环境中，微塑料也普遍存在。这些微塑料以纤维状颗粒为主，其中小于0.5毫米的微塑料比例很高，这说明在高流量条件下，微塑料更容易破碎并向下游扩散。通过傅里叶变换红外光谱分析，发现聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚苯乙烯是主要的聚合物类型，这表明微塑料可能来自生活污水、纺织纤维和塑料包装等来源。风险评估显示，污染负荷指数在2.04–5.83之间，属于中度污染（危险等级I）；而聚合物危险指数则在12.10–16.90之间（危险等级II），主要与聚乙烯和聚丙烯相关的聚合物特异性风险有关。潜在生态风险因子在36.0到65.2之间，属于低至中度生态风险；而微塑料生态风险指数则将大部分采样点归为中度风险类别（150–300），仅有一个采样点的风险较低。据估算，儿童的每日摄入量比成人高得多（约5.8–6.0个/人·天），这凸显了那些依赖未经处理瀑布水的社区的脆弱性。
引言
微塑料现已被公认为是全球水环境中最为普遍且持久的人为污染物之一[14]、[57]。它们既可能源自较大塑料碎片的破碎，也可能来自用于纺织品、个人护理产品及各类工业领域的微型塑料。由于体积小、化学性质稳定且难以降解，微塑料在环境中具有极强的持久性，能够轻易地在空气、土壤和水等不同环境中传播。因此，从受严重污染的河流湖泊到偏远且相对原始的山区源头水域，都能检测到微塑料的存在[35]、[65]。随着全球塑料产量每年超过3.68亿吨，塑料废物持续排放到环境中，使得人们更加担忧微塑料作为一种普遍存在的长期污染物所带来的全球性影响[16]；Hossain等人，2025年；[48]。
淡水系统在将微塑料从陆地输送到下游海洋环境的过程中起着关键作用[37]。最新的全球研究表明，微塑料在河流、溪流、水库甚至饮用水源中普遍存在，某些地方的浓度甚至可与海洋系统中的浓度相媲美或更高[54]、[59]。淡水中的微塑料通常以纤维、碎片和薄膜形式存在，其中聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯是最常被检测到的聚合物类型，这反映了全球塑料生产和消费的格局以及来自陆地的各种污染输入[23]、[69]。然而，尽管在淡水微塑料研究方面取得了快速进展，但研究仍存在明显的地域偏差，大多数研究集中在欧洲、北美和东亚部分地区，而塑料消费和环境泄漏正在迅速增加的热带和发展中地区则鲜有相关研究[59]、[6]。
微塑料的生态影响不仅体现在其物理存在上，还涉及复杂的化学和生物相互作用。微塑料能够吸附并运输有害污染物，改变栖息地结构，还会给水生生物带来生理压力。实验室和实地研究结果表明，微塑料的摄入会导致浮游生物、无脊椎动物和鱼类出现胃肠道堵塞、进食效率下降、氧化应激、繁殖功能受损以及能量分配紊乱等问题（Rochman等人，2013年；[56]）。由于其持久性和微小体积，微塑料还能在食物链中传递，引发人们对营养级传递以及包括人类在内的高级消费者的潜在风险的担忧[39]、[49]。人类可通过饮用水源、食物摄入、吸入和皮肤接触等多种途径接触到微塑料，目前还有研究关注微塑料可能引发的炎症反应、细胞压力，以及作为有毒添加剂和共污染物载体所起的作用[63]、[9]。尽管科学界越来越重视这一问题，但目前尚不存在针对饮用水或生活用水中微塑料的全球统一监管标准或基于健康的指导值，这反映出政策上的重大缺口[63]。
在孟加拉国，快速的城市化进程、人口增长、旅游业的发展以及不足的废物管理措施，都加剧了淡水生态系统中的微塑料污染。以往的研究已在地表水、沉积物、水生生物、水产养殖系统、农业投入品以及食品相关样本中检测到微塑料，其中聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯一直是主要的聚合物类型[21]、[22]、[6]。在布里甘加河、希塔拉基亚河和苏尔马河等主要低地河流中也检测到了较高的微塑料浓度，这进一步说明了塑料污染对淡水水质和生态系统完整性的威胁日益严重[47]、[51]。不过，孟加拉国的淡水微塑料研究大多局限于低能量河流和城市水体，而那些具有重要生态意义且常被用作未经处理生活用水来源的源头水域则很少受到关注[2]、[46]、[48]、[53]。
在那些研究较少的淡水环境中，瀑布是一种独特的水文系统，其特点是水力梯度大、水流湍急且水体更新速度快，这些条件与低地河流相比，会显著影响微塑料的迁移、破碎、沉积和滞留情况[59]。在孟加拉国东南部的查特戈姆山区，瀑布既是重要的生态源头水域，也是受欢迎的生态旅游目的地，同时还为周边社区提供主要的水源，而这些社区往往直接使用未经处理的地表水。尽管瀑布具有重要的环境和社会价值，但目前尚无研究探讨孟加拉国瀑布生态系统中的微塑料污染问题。此外，以往的淡水研究多侧重于量化微塑料的存在量和丰度，而将颗粒特征、聚合物组成、生态风险和人类健康风险整合在同一个分析框架内的研究则相对较少[2]、[46]、[48]、[53]。尽管许多山区社区依赖这些瀑布水作为生活用水，但关于直接饮用未经处理的瀑布水所带来的人类暴露风险的定量评估却几乎空白。因此，孟加拉国瀑布生态系统中的微塑料的存在情况、特性、生态风险以及可能对人类健康造成的影响至今仍不为人知。为填补这些知识空白，本研究是对热带发展中国家高能量瀑布地表水中的微塑料污染进行的首批综合评估之一，也是对孟加拉国瀑布生态系统中的微塑料进行的首次全面研究。具体而言，本研究的目标是：（一）量化瀑布水中的微塑料丰度、空间分布及其物理化学特性；（二）利用多种风险指标评估生态风险；（三）评估并比较儿童和成人因直接饮用未经处理的瀑布水而面临的不同年龄段的健康风险。
章节节选
研究区域
本研究在孟加拉国东南部查特戈姆山区的米尔沙赖-西塔昆达山脉沿线的八处瀑布（S1–S8）开展（见图1）。查特戈姆山区是该国唯一的广阔山区，面积约为13,200平方公里，分布于兰加马蒂区、卡格拉查里区和班达尔班区[5]。该地区地形复杂，森林覆盖率高，人口密度相对较低（约为160万至180万人）
瀑布中的微塑料丰度
在瀑布系统的所有采样点的水表层都检测到了微塑料，其浓度在38.9 ± 13.6到80.6 ± 38.6个/立方米之间（见图2）。S1和S4站点的浓度最低，为38.9个/立方米，而S7站点的浓度最高，为80.6个/立方米。S2和S8站点的浓度也相对较高，S3、S5和S6站点的浓度则处于中间水平（见补充表S1、S2）。S7站点浓度较高可能是由于其位于下游位置所致，
结论
本研究首次对孟加拉国瀑布生态系统中的微塑料污染进行了全面评估，也是首批对热带发展中国家高能量源头水域中的微塑料污染进行综合研究的成果之一。在所有八个采样点都检测到了微塑料，浓度处于中等水平，其中以小于0.5毫米的纤维状颗粒为主，这些颗粒主要由聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯和聚丙烯构成。各采样点之间的浓度差异较小，这表明强烈的湍流流动
利益冲突声明
作者声明自己没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。
未引用参考文献
Al-Emran等人，[1]、[11]、[38]、[50]、[52]、[61]、[64]、[68]、[7]
CRediT作者贡献说明
Partho Banik：项目管理、方法设计、数据采集、正式分析、数据整理。Sanjida Afrin Semme：数据采集、正式分析、数据整理。Md Anisuzzaman：软件应用、资源协调、项目管理。Khadijatul Kubra Riya：初稿撰写、软件应用、正式分析。Tabarok Bhuiyan：数据采集、正式分析、数据整理。M. Belal Hossain：初稿修改与润色、写作指导。Takaomi Arai：文章修改与润色。Bilal Ahamad Paray：
致谢
作者衷心感谢LEEBC实验室为本研究提供的实验设施支持。本研究还得到了沙特阿拉伯利雅得沙特国王大学提供的“在岗研究人员支持计划”（ORF-2026-144）的资助。
Partho Banik|Khadijatul Kubra Riya|Tabarok Bhuiyan|Sanjida Afrin Semme|Md Anisuzzaman|Takaomi Arai|Bilal Ahamad Paray|M. Belal Hossain
澳大利亚维多利亚州墨尔本RMIT大学自然积极解决方案中心，邮编3000
