《Environmental Pollution》：Microplastic–sediment aggregation increases microplastic settling velocity to values comparable to those of pure sediment flocs
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•纤维可并入各种尺寸的絮体，而碎片和球体则倾向于并入较大的絮体。•并入絮体后，微塑料的沉降速度与沉积物絮体相当。•絮体沉降速度可用于模拟并入絮体的微塑料。•并入絮体的微塑料很可能沉积在沉积物絮体累积的区域。引言微塑料的尺寸范围为1 μ米至5毫米（Frias和Nash，2019
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纤维可并入各种尺寸的絮体，而碎片和球体则倾向于并入较大的絮体。
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并入絮体后，微塑料的沉降速度与沉积物絮体相当。
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絮体沉降速度可用于模拟并入絮体的微塑料。
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并入絮体的微塑料很可能沉积在沉积物絮体累积的区域。
引言
微塑料的尺寸范围为1 米至5毫米（Frias和Nash，2019），经常在河床和河口沉积物中发现（Drummond等，2022；Motyl和Fischer，2025）。这一现象值得关注，因为微塑料体积微小且密度相对较低（通常为0.83–1.58 g cm?3；Kooi和Koelmans，2019），一般导致较低的沉降速度（Goral等，2023）。此外，河流和河口系统中的湍流波动往往使此类颗粒保持悬浮状态（Shamskhany和Karimpour，2022）。尽管如此，即使是浮性微塑料也已在底部沉积物中被观测到（Motyl和Fischer，2025），这表明可能还有其他过程增强了沉降并促进了沉积。生物结垢以及与悬浮沉积物的相互作用——无论是通过共同沉降还是通过与沉积物絮体聚集——已被提出作为关键机制；然而，它们对微塑料沉降的影响仍知之甚少（Waldschl?ger等，2023；Uguagliati等，2026a）。本研究聚焦于微塑料–沉积物聚集在增强微塑料沉降方面的潜在作用。
了解微塑料–沉积物聚集如何导致微塑料在底部沉积物中累积十分重要，因为微塑料的存在可能产生生态后果。一旦沉积，微塑料即可被底栖生物摄食，进而对生物健康产生负面影响，在高暴露水平下甚至可能增加死亡率（Syberg等，2015；Ziani等，2023；Wolinski等，2025）。此外，沉降的微塑料可作为有毒污染物的载体，可能影响其迁移和生物有效性（Rafa等，2024）。因此，明确微塑料–沉积物絮体的形成过程以及该过程如何影响微塑料沉积，对于预测微塑料的分布和评估相关生态风险至关重要。
微塑料–沉积物聚集是指微塑料附着在天然沉积物颗粒上并并入沉积物絮体的过程（Andersen等，2021；Sutherland等，2023；Ye等，2024）。在本研究中，并入的微塑料被定义为存在于沉积物絮体中的微塑料，无论其并入是在絮体形成过程中还是絮体形成之后发生的。当悬浮颗粒（如细矿物沉积物、有机物和微生物）发生碰撞并黏附时，河流和河口中的沉积物絮体便形成（Droppo，2001）。盐度和有机物均促进絮体形成：盐度降低了静电排斥，而有机物则黏结颗粒并稳定聚集体（Chassagne和Safar，2020；Vu等，2022）。絮体结构还受湍流影响，剪切力导致絮体压实、侵蚀或破碎（Chassagne，2021；Winterwerp等，2021）。微塑料可并入这些絮体中，因为其尺寸和表面性质可与天然悬浮颗粒相似；它们通常带负电荷（与黏土类似），且尺寸范围相当（Kooi等，2021；Uguagliati等，2026b）。较小的微塑料更容易被并入，而较大颗粒的附着效率则较低（Li等，2019；Stead和Bond，2023；Wu等，2024）。野外观测证实沉积物可作为微塑料的载体，较高的悬浮沉积物浓度可促进微塑料的输移（Fu等，2026）。
微塑料的沉降速度是控制其在水环境中输移和归趋的关键参数。已有大量研究致力于理解单个微塑料颗粒的沉降行为（Dittmar等，2024）。然而，当微塑料并入沉积物絮体后，其沉降行为可能发生显著变化。大多数测量微塑料–沉积物聚集体沉降速度的研究采用了欧文管法（Owens tube method），该方法通过测量悬浮颗粒浓度随时间的变化来估算沉降速度（Owen，1976）。这些研究表明，河流和河口沉积物可显著增强微塑料的沉降（Andersen等，2021；Wang等，2022）。然而，该方法提供的信息有限，难以揭示实际输送微塑料的絮体特征，如其尺寸和沉降行为。迄今为止，仅Li等（2025）测量了特定微塑料–沉积物聚集体的沉降，但其研究集中于细砂和球形微塑料，所产生的聚集体较小，仅包含两到三个颗粒。此外，尚无研究系统考察微塑料形状对聚集和沉降的影响。因此，絮体尺寸、微塑料形状与较大且更复杂微塑料–沉积物絮体沉降速度之间的关系仍属未知。
在本研究中，我们探讨了微塑料并入沉积物絮体如何影响其沉降速度。我们使用非浮性微塑料（具有不同尺寸和形状）进行实验室实验，比较了单个微塑料、纯沉积物絮体和微塑料–沉积物絮体的沉降速度。实验设计旨在模拟具有代表性的河口条件，使用细粒沉积物和半咸水，同时尽量降低实验间的变异。沉降速度和絮体尺寸通过常规沉降柱结合视频显微镜进行测量，并创新性地增设第二台相机以检测絮体内部嵌入的微塑料。该装置使我们能够分离并量化微塑料并入对絮体沉降行为的影响。综合而言，这些结果为理解微塑料–沉积物聚集如何塑造不同微塑料的沉降行为及其最终的环境归趋提供了见解。
章节摘要
材料
实验中使用的微塑料包括球体、纤维和碎片，每种形态均分为三个不同的尺寸等级（表1）。荧光红色聚乙烯微球购自Cospheric。荧光红色聚乙烯碎片通过Retsch ZM 200磨机研磨较大球体制备，随后经干筛法分为三个尺寸等级（对应筛网孔径见表1）。聚酯纤维为无色，来自
实验数据集与观测
所有实验中共分析了4516个絮体，其中包括对照组实验中的922个絮体和含微塑料实验中的3594个絮体。在含微塑料的絮体中，115个含纤维、88个含碎片、59个含球体（表2）。不含微塑料的对照组实验中絮体的粒径分布见附录A。
在含微塑料的实验中，微塑料的并入情况随颗粒
对微塑料归趋的启示
我们的研究结果表明，微塑料与沉积物的聚集可能通过增加其沉降速度来改变微塑料的环境归趋。在我们的实验中，并入沉积物絮体的微塑料比未聚集的微塑料沉降速度显著更快，且其沉降速度与对照组沉积物絮体相当。这表明河流和河口中的聚集微塑料可能以更接近粘性沉积物的方式被输移和沉积。
结论
微塑料并入沉积物絮体后，其沉降速度增加至与自然沉积物絮体相当的水平。纤维由于其直径较小，可并入全范围的絮体尺寸，而较大的碎片和球体则主要并入较大的絮体，这表明小直径微塑料的输移和归趋对聚集过程尤为敏感。这些结果表明，在粘性沉积物环境中
CRediT作者贡献声明
N. Oosterhoff：撰写 – 审阅与编辑、撰写 – 初稿、可视化、方法论、调查、概念化。C. Chassagne：撰写 – 审阅与编辑、资源、方法论。L. Melsen：撰写 – 审阅与编辑、监督、方法论。K. Waldschl?ger：撰写 – 审阅与编辑、监督、方法论、经费获取、概念化。
生成式人工智能在科学写作中的使用声明
作者使用OpenAI改进了本文的可读性和语言表达。所有科学内容、解释和结论均由作者自行开发，作者对最终内容承担全部责任。
利益冲突声明
作者声明以下可能存在潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Kryss Waldschl?ger报告获得了荷兰研究委员会的财务支持。若有其他作者，他们声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
感谢Deltares提供实验室设施及实验期间的支持。Kryss Waldschl?ger通过个人Veni资助项目（编号20084，题为"完成拼图——微塑料如何改变水环境沉积物输移？"）获得了荷兰科学研究组织（NWO）的财务支持。
N. Oosterhoff|C. Chassagne|L. Melsen|K. Waldschl?ger
