塑料污染已成为全球性环境议题。大量塑料废弃物经由河流这一重要输送通道进入海洋,并对海洋生态造成影响。随着时间推移,较大的塑料制品会破碎为更小颗粒,其中微塑料粒径小于5毫米,中塑料介于5至25毫米。相关颗粒已在多种生物体内被发现,包括人类。研究人员指出,要制定有效对策,关键在于准确估算河流向海洋输送的塑料规模。
在既有研究中,河流水体中微塑料和中塑料(MMP)的监测多集中于正常低流量条件,对洪水等高流量期间的变化关注不足。研究团队表示,类似悬浮沉积物(SS)的输运特征,塑料可能在高流量条件下大量入海,但洪水期间MMP浓度如何变化、以及城市化与高流量叠加影响如何体现,仍缺乏系统证据。
为填补这一空白,日本东京理科大学土木工程系助理教授田中守与教授仁平康雄开展综合实地研究,评估高流量对MMP浓度与输运的影响。田中守表示,既有研究提示洪水期间河流MMP浓度会显著上升,可能与城市道路径流经下水道等通道将MMP带入河道有关;本研究通过在日本四条河流的洪水事件中进行六次直接采样,捕捉水位涨落过程中的塑料输运变化。相关成果发表于《水研究》(Water Research)。

研究团队选择的四条河流流域覆盖城市、农业与森林区域,且人口密度较高。实地调查涵盖六次降雨事件,总降水量介于8.8毫米至117.9毫米。每次事件中,研究人员在河流流量上升与回落阶段连续12至15小时进行逐小时表层采样,并同步开展浊度测量,以获取高时间分辨率的MMP与水文变化数据。
结果显示,高流量条件下MMP浓度较低流量条件增加1至4个数量级。基于观测数据,研究人员进一步识别并量化了负荷(L)与流量(Q)之间的总体趋势,即L-Q关系。研究团队指出,L-Q关系常用于估算河口排放的微塑料与中塑料总量,但对塑料L-Q关系进行量化的研究仍较少。
研究人员表示,利用该关系可计算河口在不同条件下一年内排放的MMP总量。尽管各河流呈现的趋势存在差异,但研究未发现河流特定的L-Q关系与流域特征之间存在明显相关性。

值得关注的是,L-Q关系分析显示,塑料输运高度集中在短暂的高流量期间。在其中一条河流中,年度中塑料负荷的90%仅在43天内完成输送。研究团队据此指出,若忽视高流量事件,可能会显著低估河流向海洋输送的塑料量。年度微塑料负荷也呈现类似但不那么显著的集中模式。
此外,研究发现浊度或悬浮沉积物测量与MMP存在显著相关性,提示常规悬浮沉积物监测有望作为估算MMP浓度的代理指标。仁平康雄表示,这些发现有助于理解洪水期间河流塑料碎片的输运过程,并可用于更好地可视化年度塑料排放,从而支持更有效的监测与政策制定。研究总体强调,在评估河流塑料排放时必须纳入洪水等高流量事件的影响。
