《Water》：Microplastic Contamination in Water and Sediments of the Middle Tocantins River, Brazilian Amazon Region: Abundance, Characterization, and Spatial Distribution
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微塑料（Microplastic, MP）污染在淡水生态系统中日益引起环境关注，然而大型新热带河流的研究仍然不足。本研究调查了巴西亚马逊地区马拉尼昂州因佩拉特里斯市附近托坎廷斯河中游水域与沉积物样品中微塑料的出现情况、丰度及空间分布。研究人员于2025年2月至
微塑料（Microplastic, MP）污染在淡水生态系统中日益引起环境关注，然而大型新热带河流的研究仍然不足。本研究调查了巴西亚马逊地区马拉尼昂州因佩拉特里斯市附近托坎廷斯河中游水域与沉积物样品中微塑料的出现情况、丰度及空间分布。研究人员于2025年2月至5月期间，在四个具有不同土地利用特征的采样点每月进行采样。采用密度分离法提取微塑料，并根据尺寸、颜色和形态进行表征。结果显示，两种环境介质中均存在广泛的微塑料污染，水体中位数丰度范围为2000至20000 items m-3，沉积物浓度高达333.3 items kg-1干重。未观察到统计学显著的空间差异，表明污染源为弥散性和持续性的输入而非局部点源。粒径小于0.5 mm的颗粒在两种基质中均占主导地位，纤维和蓝/黑色颗粒是最常见的类型，表明其来源于纺织纤维、城市径流和轮胎磨损。这些发现证实了托坎廷斯河存在长期的微塑料污染，且在研究河段内呈均匀分布，凸显了采取流域综合管理措施以减少塑料输入这一重要河流系统的必要性。需要注意的是，颗粒鉴定完全基于视觉立体显微镜观察，未进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱或其他光谱学确认。因此，本研究报告的颗粒为视觉鉴定的微塑料，聚合物类型和来源推断均为指示性，需谨慎解读。水体浓度源自小体积（500 mL）抓取样品并外推至items m-3，应视为半定量的数量级估算值，而非绝对值。
研究背景与意义
微塑料（Microplastic, MP）污染已成为21世纪最紧迫的环境挑战之一。微塑料被定义为粒径小于5毫米且大于1微米的塑料颗粒，其广泛存在于全球生态系统中。河流作为将陆地塑料垃圾输送至海洋的主要通道，在其中扮演着关键角色。尽管已有研究关注南美洲河流中的微塑料污染，但对该区域大型新热带河流的系统性调查仍十分有限，数据仅局限于少数国家，且方法学上的不一致性阻碍了研究间的直接比较。此外，城市化扩张加剧了托坎廷斯河流域的环境退化，包括河岸森林砍伐、水污染、渔业资源过度开发及栖息地退化等，严重影响了依赖该河流资源的当地社区。因此，开展针对托坎廷斯河中游河段的微塑料污染基线评估，对于理解其扩散动态及相关生态风险具有重要意义。
研究方法概述
研究人员在巴西马拉尼昂州因佩拉特里斯市附近的托坎廷斯河中游河段设置了四个地理参照采样点，分别代表城市和农村两种土地利用类型。于2025年2月至5月每月采集表层水样（500 mL）和表层沉积物样品（30 g），每站点设三个重复。沉积物经干燥后，先后使用30%过氧化氢去除有机质，再以高密度氯化锌溶液进行密度分离提取微塑料。水样则直接通过10 μm孔径硝酸纤维素膜真空过滤。所有颗粒均在立体光学显微镜下进行视觉鉴定、计数与分类，按粒径（六个等级）、颜色和形态（纤维、薄膜、碎片、球形）进行表征。由于未进行傅里叶变换红外光谱（FTIR）或拉曼光谱等化学鉴定，且未测定提取回收率，因此报告数据应视为半定量估算值。
研究结果
3.1 微塑料普遍存在且空间分布相对均匀
研究结果显示，整个研究区域内均广泛存在视觉鉴定为微塑料的颗粒。水体中位数丰度在2月为4000至20000 items m-3，3月为4000至12000 items m-3，4月为8000至12000 items m-3，5月为2000至10000 items m-3。沉积物中位数丰度在2月为33.3至200.0 items kg-1干重，3月为66.7至333.3 items kg-1干重，4月为66.7至133.3 items kg-1干重，5月则为未检出至133.3 items kg-1干重。各月份内站点间及站点内月份间的微塑料丰度均无统计学显著差异，表明污染呈现相对均匀的空间分布，弥散性和持续性输入可能比局部点源更为重要。但受限于样本量较小，该结论需谨慎对待。
3.2 小粒径颗粒占主导地位
在水体样品中，粒径小于0.5 mm的微塑料占比最高，达72.2%；其次为0.5至1.0 mm，占21.08%。沉积物样品同样以小于0.5 mm的颗粒为主，占74.63%，0.5至1.0 mm类别次之，占18.54%。小粒径颗粒的高比例表明塑料碎片在该系统中经历了深度破碎化，这增加了水生生物摄入的风险及污染物吸附能力。
3.3 蓝色和黑色颗粒最为常见
水体中蓝色微塑料占比最高，达39.48%，黑色次之，占23.18%。沉积物中黑色颗粒占比最高，为28.29%，蓝色次之，占21.95%。蓝色颗粒可能与合成纺织纤维、绳索、渔网及塑料包装有关；黑色颗粒则可能源于轮胎磨损颗粒、沥青磨蚀或城市塑料材料的降解，但这些关联仅为推测性，缺乏聚合物成分的直接证据。
3.4 纤维是主要的形态类型
纤维状微塑料在水体中占59.23%，薄膜类占26.18%。沉积物中纤维占比更高，达66.83%，碎片类占23.90%。纤维的主导地位与全球范围内生活污水、合成纺织品洗涤及大气沉降的贡献趋势一致，而薄膜类则可能源于塑料袋、柔性包装等城市塑料垃圾的降解。
讨论与结论
讨论部分指出，该研究提供了托坎廷斯河中游河段水体和沉积物微塑料污染的综合基线评估。研究的关键贡献在于整合了空间与时间评估，并对不同城市和农村土地利用影响下的微塑料进行了粒径、颜色和形态表征。研究结果表明，污染源主要为弥散性连续输入，而非局部热点。底部沉积物作为微塑料的主要汇，高密度颗粒或发生生物污损的颗粒会从水体中沉降。尽管未检测到显著空间差异，但位于城市区域的Beira Rio站点常表现出最高的中位数浓度，暗示其靠近高密度城区和持续的生活污水排放。Embiral站点在5月沉积物中未检出微塑料，这一孤立现象更可能是短期水动力过程所致，而非污染的真实减少。
研究强调，粒径小于0.5 mm的颗粒占主导地位，预示着较高的生态暴露风险，因其易被浮游生物、底栖无脊椎动物和幼鱼摄食，且高比表面积增强了吸附和运输化学共污染物的能力。纤维的普遍存在进一步印证了生活污水和纺织品洗涤的贡献。
研究明确指出其主要局限性：一是缺乏光谱学确认聚合物身份；二是未实验测定提取回收效率，导致报告丰度为半定量值。因此，关于潜在来源和环境行为的解释应视为初步和假设生成的，而非结论性的。
结论部分总结如下：在托坎廷斯河研究河段的水体和沉积物中均存在视觉鉴定为微塑料的颗粒。数据显示微塑料丰度呈现相对均匀的空间分布，但受限于样本量，该结论需谨慎对待。最初提出的探讨微塑料与特定环境因素关系的研究目标未能充分实现，因为未测量任何理化或水文变量。作为首要建议，提出通过综合废物管理从源头减量，以阻止更多微塑料进入河流。本研究生成的数据集为该区域未来研究提供了重要的基线，建议后续监测工作纳入μ-FTIR或拉曼光谱以确认聚合物类型，并同步收集水文和沉积学变量，以更好地理解传输动态和生态风险。
