黄河流域中等程度的微塑料污染及其生态风险

《Journal of Hydrology》：Moderate microplastic pollution and ecological risks in the Yellow River Basin

　　

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  研究了黄河 basin 微塑料（MPs）的发生与分布情况。
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  强调了采样方法对 MPs 量化结果的影响。
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  利用贝叶斯混合模型确定了 basin 内主要的 MPs 来源。
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  构建了 SSD 曲线，得出 MPs 的区域生态阈值为 14.82 items/L。

引言

持久性有机污染物、内分泌干扰化学物质、抗生素和微塑料（MPs）已成为环境科学领域的重要研究热点（Feng et al., 2023b）。在这些新兴污染物中，由于 MPs 具有独特的环境行为以及作为其他污染物载体的作用，MPs 引起了广泛关注（Rafa et al., 2024）。MPs 通常被定义为尺寸小于 5 mm 的塑料颗粒。它们被分为初级 MPs，即在微米尺度上最初制造的，和次级 MPs，即由较大塑料碎片在环境条件下经风化和碎片化产生的（Li et al., 2021）。由于 MPs 具有很强的疏水性和耐降解性，MPs 可在环境介质中长期存在（Feng et al., 2024b）。这些 MPs 会吸附农药和重金属等有毒污染物，导致复合污染（Li et al., 2023, Feng et al., 2024b）。被摄入或吸入后，MPs 可通过多种机制产生不良生物效应，如物理堵塞、免疫失调和组织损伤（Feng et al., 2023a）。更重要的是，MPs 可在生物体内积累并沿食物链进行营养级传递，最终到达更高营养级，威胁生态系统稳定性和人类健康（Bhutto et al., 2025）。因此，MPs 在环境中的迁移、归趋和行为需要进一步研究。

海洋生态系统是 MPs 的主要汇（Sahoo et al., 2025）。河流是陆地向海洋输送的关键通道，约 70% 的陆地塑料废物通过河流进入海洋（Guo et al., 2025）。近年来，河流系统中的 MPs 污染引起了越来越多的关注，相关研究逐渐从局部研究扩展到更大的空间尺度（Range et al., 2023）。中国的长江和珠江等大型河流已在多个空间尺度上进行了 MPs 污染研究（Chen et al., 2024, Wang et al., 2025）。相比之下，黄河 basin 的 MPs 研究仍相对有限。现有研究主要关注个别河段或特定区域，而涵盖整个 basin 的系统性调查仍然稀少（Feng et al., 2024b）。由于河流系统的复杂性和动态性，MPs 的输送和积累受到多种环境因素的影响，导致 MPs 的发生和分布存在显著的空间差异（Huang et al., 2023）。因此，在局部尺度进行的研究可能无法完全捕捉 MPs 在整个 basin 范围内的分布模式和输运特征。需要对黄河 basin 的 MPs 进行系统的 basin 范围调查，以全面阐明其空间分布模式和区域差异。

河流系统中 MPs 的空间分布与自然环境条件和人为活动密切相关（Guo et al., 2025）。人为因素，包括土地利用变化、城市化、水坝等基础设施建设以及污水处理设施的废水排放，会影响 MPs 的输入、输送和积累（Yang et al., 2023b; Sahoo et al., 2025）。自然因素，如气候条件、地形和水文过程，也通过影响径流输送、颗粒沉降和环境滞留来调节 MPs 的分布（Range et al., 2023）。然而，由于不同河流系统的环境条件和人为压力各不相同，这些因素在确定 MPs 分布中的相对重要性仍不确定。黄河 basin 跨越多个气候和地理区域，环境条件、土地利用模式和社会经济活动存在显著的空间差异。这些特征使其成为研究驱动 MPs 分布机制的有价值系统。同时，确定 MPs 来源并量化其相对贡献对于了解 MPs 污染的起源和输运途径至关重要。以往研究已对大型河流系统中的 MPs 来源进行了调查，如长江 basin，并确定了主要输入途径，包括废水排放、农业活动和城市径流（Li et al., 2022）。然而，黄河 basin 的来源识别在很大程度上依赖于从 MPs 形态、聚合物组成和其他与来源相关的特征中获得的证据，对不同来源的定量贡献评估仍然有限（Qian et al., 2023, Zhang et al., 2024, Zhou et al., 2024）。

此外，现有研究有限的空间尺度阻碍了对黄河 basin MPs 生态风险的综合了解。水中 MPs 风险的全面评估结果可以为制定有效的管理策略提供科学支持，并增进对河流网络在 MPs 输送和转化中作用的理解。然而，可靠的 MPs 风险评估仍然具有挑战性，因为 MPs 造成的不良影响受其形态特征以及 MP 颗粒与生物体之间物理化学相互作用的影响（Huang et al., 2023, Egbueri et al., 2026）。基于物种敏感性分布（SSD）的风险评估方法可以整合不同物种间敏感性的差异，并提供一种有效的方法来改善 MPs 生态风险评估的科学稳健性（Iwasaki et al., 2023）。因此，本研究的目的是：(1) 考察黄河 basin 水生环境中 MPs 的空间模式，以增进对 basin 尺度上 MPs 发生和污染趋势的了解；(2) 确定驱动 MPs 发生的关键因素及其主要来源；以及 (3) 通过整合其毒性和生态效应来评估 MPs 带来的生态风险，并识别 basin 内的高风险区域。研究结果进一步增进了对 MPs 潜在生态风险的了解，并为其在水生环境中的迁移、转化和影响等后续研究提供了科学支持。

章节摘要

研究区域

黄河是中国第二长河，世界第六长河，总长 5,464 km。黄河发源于青藏高原东北部地区，流经九个省后注入渤海（图 S1）。黄河 basin 位于东经 96°–119°、北纬 32°–42°之间，面积约 7.95 × 10⁵ km²。该区域包括四个主要地貌单元：青藏高原、内蒙古高原、黄土高原

MPs 丰度与分布

从黄河收集的所有样本中均含有 MPs。研究区域的空间 MPs 分布和丰度如图 1A 和 B 所示。表层水中的 MPs 丰度在 0.70 到 18.08 items/L 之间，平均为 5.10 ± 0.68 items/L。沉积物中的 MPs 丰度从 54.33 到 855.33 items/kg 干重，平均为 137.16 ± 20.11 items/kg。表层水中 MPs 丰度最高的是 S15 和 S16 站点，位于干流的

水质采样方法比较

水质采样方法对测得的 MPs 丰度影响很大（Cai et al., 2025, Ding et al., 2025）。不同方法间水样中 MPs 丰度相差数个数量级（图 S2），这严重限制了不同研究之间的可比性。然而，国际上尚未建立标准化的采样规程（Buteler et al., 2023, Cai et al., 2025）。目前，MPs 采样的主要方法包括拖网采样、定点采样和大体积原位

结论

本研究全面评估了黄河 basin MPs 的空间分布、污染来源和生态风险。MPs 污染在黄河 basin 范围内普遍存在，且沉积物表现出比表层水更高的 MPs 多样性。驱动 MPs 空间分布的主要因素在表层水和沉积物之间有所不同。人口密度和建设用地比例是影响表层水中 MPs 分布的主要因素，而

CRediT 作者贡献声明

Shun Wan：撰写–原始草稿、可视化、验证、调查、正式分析。Guoce Xu：撰写–审阅和编辑、监督、方法论、获取资金、概念构思。Yahong Fan：验证、调查、数据管理。Xin Chen：撰写–审阅和编辑、软件、调查。Zhanbin Li：撰写–审阅和编辑、项目管理。Mengyao Tuo：撰写–审阅和编辑、验证、软件。Mengyuan Zhao：调查。Kang Fang：调查。

未引用参考文献

EU, 2006; Guo and Wang, 2025; Rico et al., 2023; Sahoo and Swain, 2025。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的相互竞争的经济利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

本研究得到了青年教职科学研究创新能力支持项目（SRICSPYF-BS2025125）和国家自然科学基金委员会（编号 42377344）的支持。

Shun Wan|Guoce Xu|Yahong Fan|Xin Chen|Zhanbin Li|Mengyao Tuo|Mengyuan Zhao|Kang Fang