北運河水體、沉積物和魚類中微塑料的分布特征研究

何文宣,李壘，孫思宇，李昌，李久義，田秀君*

1. 北京交通大學環(huán)境學院，北京 100044；2. 北京市水科學技術(shù)研究院，北京 100048；3. 流域水環(huán)境與生態(tài)技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100048；4. 北京市北運河管理處，北京 101100 5. “水中典型污染物控制與水質(zhì)保障”北京市重點實驗室，北京 100044

全球塑料產(chǎn)量近年來持續(xù)增長，2020 年達4.6×108t（Wei et al.，2022）。由于人們的大量使用和不當處置，預計到2050 年將累計約有1.2×1010t塑料廢棄物進入垃圾填埋場或自然環(huán)境（Geyer et al.，2017）。在所有塑料碎片中，粒徑小于5 mm 的塑料被定義為微塑料（Thompson et al.，2004）。作為新型污染物，微塑料廣泛分布在世界各地的海洋（Kanhai et al.，2017）、河流（Samandra et al.，2023）、大氣（Jia et al.，2022）、土壤（Hu et al.，2022）和生物體（樊珂宇等，2022）中。由于微塑料的持久性、生物蓄積性和生物毒性（Wang et al.，2021）作用，其對生態(tài)環(huán)境將造成危害。

由于密集的人類活動和高度城市化，城市河流成為微塑料污染的熱點地區(qū)。城市河流的微塑料分布受多種因素影響，如城市化、人口密度及土地利用類型。Kunz et al.（2023）研究發(fā)現(xiàn)臺灣城市地區(qū)河流的微塑料豐度高于農(nóng)村地區(qū)，且與人口密度呈正相關(guān)，住宅和商業(yè)區(qū)域是微塑料的主要貢獻源。對臺灣城市河流的研究還發(fā)現(xiàn)，季節(jié)更替影響微塑料的豐度（Huang et al.，2023）。Zhao et al.（2023）對延河微塑料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，微塑料的豐度與地理環(huán)境、人均GDP 和人為因素有關(guān)，污水處理廠是微塑料污染的重要點源。Wu et al.（2022）評估了烏江流域水壩對微塑料的攔截效應。范夢苑等（2022）的研究表明，微塑料的豐度與耕地面積、降水量、紫外線強度呈正相關(guān)，與溶解氧、氧化還原電位和風速呈負相關(guān)。不同水期也是影響城市河流微塑料污染變化的重要因素，相關(guān)研究仍然缺乏。

城市河流水體各種介質(zhì)環(huán)境中均發(fā)現(xiàn)微塑料的賦存。法國塞納河水體中微塑料豐度為0.003—0.108 items·L-1（Dris et al.，2015）；越南西貢河纖維和碎片微塑料在水體中的豐度分別為172—519 items·L-1和0.01—0.223 items·L-1（Lahens et al.，2018）；對英國泰晤士河水體中2760 個微塑料檢測發(fā)現(xiàn)微塑料的豐度從21.7 items·L-1到44.3 items·L-1之間變化（Devereux et al.，2022）。作為全球最大的塑料生產(chǎn)商，微塑料在中國河流中無處不在，如珠江、海河和成都城市河流等水體中均有微塑料的檢出（表1）。沉積物被認為是微塑料的儲存庫，人口稠密的加拿大圣勞倫斯河（Crew et al.，2020）和越南湄公河（Kieu-Le et al.，2023）沉積物中微塑料的豐度高達0.065×103—7.56×103items·kg-1和3.3×103—7.9×103items·kg-1，比偏遠地區(qū)青藏高原河流（Feng et al.，2021）和大豐河（Liu et al.，2021a）沉積物中微塑料的豐度高1—2 個數(shù)量級。魚類也是微塑料污染的重要受體。在南非瓦爾河26 條鯉魚腸道內(nèi)觀察到682 個微塑料顆粒（Saad et al.，2022），南渡江魚類腸道內(nèi)微塑料的檢出率達90.5%（Chen et al.，2022a）。

表1 國內(nèi)外河流表層水中微塑料的豐度Table 1 Abundance of microplastics in river surface waters at home and abroad

北運河是北京市人口集中、產(chǎn)業(yè)聚集、城市化水平高和污染嚴重的主要河流之一，北運河承擔全市96%以上的污水排放任務，包括大量徑流雨水和生活污水（李曉玉等，2022）。北運河（北京段）河長89.4 km，流域面積4 293 km2，約占北京市總面積的26%（孫思宇等，2022）。北運河流域多年平均降雨量為643 mm，降雨主要集中在6—9 月（汛期），約占全年降水量的84%（莫晶等，2021）。溫榆河、小中河、通惠河和涼水河為主要匯入支流。目前關(guān)于北運河的微塑料污染非常有限，主要報道了北運河特定時段內(nèi)單一介質(zhì)（水體或沉積物）中微塑料的總體污染狀況（胡嘉敏等，2021；門聰?shù)龋?022），不同水期多環(huán)境介質(zhì)（水體、沉積物與魚類）中微塑料的分布特征還缺乏深入的研究。本文以北運河表層水、沉積物及魚類為研究對象，分析不同水期（汛期與非汛期）表層水和沉積物中微塑料豐度的時空分布，討論水體、沉積物和魚類微塑料的組成差異，揭示了北運河微塑料的來源。研究結(jié)果將有助于更全面的了解北運河微塑料的污染現(xiàn)狀，為北運河微塑料污染監(jiān)控和防治提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

如圖1 所示，本研究選取北運河干流自北關(guān)閘至楊洼閘共41.9 km 的河段為研究對象，共設置9個采樣點。其中S1—S5 位于通州中心城區(qū)，商業(yè)和旅游業(yè)發(fā)達，定為城市段；S6—S9 位于通州郊區(qū)，周圍分布村莊和果園，定為郊野段。2021 年8 月和11 月分別對水體和沉積物樣品進行采集。使用不銹鋼桶采集0—20 cm 深度的表層水，每份水樣取5 L，使用抓泥斗對表層沉積物進行采集，每個采樣點設置2 份平行樣，采集完成后將所有樣品統(tǒng)一帶回實驗室置于4 ℃冰箱保存。魚類樣品在2021 年8月采用地籠進行捕獲，排除體型極小的魚，共收集6 種類型27 條魚，測量體長和體重如表2 所示，所有魚類在實驗分析之前置于-20 ℃冰箱保存。

圖1 采樣點分布圖Figure1 Distribution of sampling sites

表2 北運河魚類的基本信息Table 2 Basic information on the fish of the Beiyun River

1.2 微塑料的提取

水樣通過20 μm 的不銹鋼濾膜過濾（潘雄等，2021），將濾膜放入錐形瓶中，隨后加入50 mL 30% H2O2溶液超聲10 min，然后移入氣浴恒溫振蕩箱在65 ℃、80 r·min-1的條件下消解48 h。通過飽和ZnCl2溶液（ρ=1.6 g·cm-3）進行浮選并重復3 次，收集上清液過濾到10 μm 的尼龍濾膜上，將濾膜置于干凈有蓋的培養(yǎng)皿中待測。

采用兩步浮選的方法來分離沉積物（Nuelle et al.，2014），首先將沉積物樣品在65 ℃下烘干至恒定質(zhì)量，然后將樣品通過5 mm 不銹鋼篩以去除較大的顆粒和石塊。稱取50 g 樣品并加入含有300 mL飽和NaCl 溶液（ρ=1.2 g·cm-3）的燒杯中，將混合物攪拌5 min，室溫下靜置24 h，然后將上清液置于另一干凈燒杯中，重復上述浮選步驟3 次，最后將收集的上清液通過真空泵抽濾到20 μm 的不銹鋼濾膜上，后續(xù)利用30% H2O2溶液消解，飽和ZnCl2溶液（ρ=1.6 g·cm-3）進行二次浮選，最后真空抽濾到10 μm 的尼龍濾膜上，將濾膜置于干凈有蓋的培養(yǎng)皿中待測。

魚類微塑料提取參考Li et al.（2015）的方法，通過解剖取出魚類腸道并放入錐形瓶中，樣品中加入30 倍體積的30% H2O2溶液，在氣浴恒溫震蕩箱65 ℃、80 r·min-1消解48—72 h。然后加入2 倍體積的飽和NaCl 溶液靜置24 h，最后將溶液過濾到10 μm 的尼龍濾膜上，將濾膜置于干凈有蓋的培養(yǎng)皿中待測。

1.3 微塑料的表征

使用體式顯微鏡（蔡司Stemi508，德國）觀察并記錄微塑料的數(shù)量、顏色、形狀及粒徑，典型微塑料照片如圖2 所示。將微塑料按照形狀分為纖維、薄膜、碎片、泡沫和顆粒共5 類；粒徑分為≤0.5 mm、0.5—1 mm、1—2 mm 和2—5 mm 共4 類；顏色包括透明/白色、綠色、紅色、藍色、黑色和黃色共6種類型。使用共聚焦顯微拉曼光譜儀（HORIBA XploRA PLUS，法國）鑒定聚合物的成分，對比Wiley 提供的KnowItAll 數(shù)據(jù)庫，匹配率70%以上確定其成分。

圖2 北運河典型微塑料照片F(xiàn)igure 2 Photos of typical microplastics from the Beiyun River

1.4 質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

為避免外部污染，實驗時穿戴純棉實驗服和丁腈手套。保持門窗關(guān)閉，減少人員流動。實驗所使用的儀器和容器均用超純水沖洗3 次。溶液均采用0.45 μm 濾膜過濾后使用。實驗過程中所有樣品和器皿均用鋁箔紙覆蓋。設置空白對照來測試環(huán)境的背景值，結(jié)果表明空白樣品并未發(fā)現(xiàn)微塑料。

1.5 統(tǒng)計分析

使用Excel 2019 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SPSS 進行相關(guān)性分析（P＜0.05 具有顯著相關(guān)性），使用Origin 2022與Arcgis 10.2 繪制結(jié)果。水體微塑料豐度單位使用“items·L-1”表示，沉積物微塑料豐度單位使用“items·kg-1”表示，魚類腸道內(nèi)微塑料豐度單位使用“items·ind-1”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體中微塑料的豐度及組成特征

如圖3a 所示，北運河汛期表層水中微塑料的豐度范圍為 4.9—22.1 items·L-1，平均豐度為(13.3±4.73) items·L-1，非汛期表層水中微塑料的豐度范圍為 3.1—14.8 items·L-1，平均豐度為(7.40±3.44) items·L-1。汛期S8 點位和非汛期S1 點位水體中微塑料污染負荷最高。從時間尺度上看，汛期表層水中微塑料的平均豐度顯著高于非汛期（t=4.26，P=0.000）（圖3b）?？臻g對比發(fā)現(xiàn)，汛期郊野段表層水的微塑料豐度 (15.7±4.13) items·L-1＞城市段 (11.3±4.42) items·L-1（t=-2.16，P=0.046），而非汛期呈現(xiàn)相反的結(jié)果，表現(xiàn)為城市段(8.86±4.08) items·L-1＞郊野段 (5.58±0.70) items·L-1（t=2.24，P=0.040）（圖3c）。

圖3 北運河汛期和非汛期表層水中微塑料的時空豐度差異Figure 3 Spatial and temporal abundance differences of microplastics in flood and non-flood surface water of the Beiyun River

如圖4a 所示，北運河的表層水以纖維狀微塑料為主，汛期和非汛期的占比分別為33.1%和47.9%?！?.5 mm 是水體中最豐富的微塑料尺寸類型（圖4b），在汛期和非汛期的占比均超過50%，并呈現(xiàn)出微塑料的豐度隨粒徑的增大而減少的趨勢。至于顏色，表層水中的微塑料以透明/白色為主（汛期占比為77.8%，非汛期占比為77.3%），其他顏色占比均低于12%（圖4c）。通過共聚焦顯微拉曼光譜儀在表層水中共鑒定出11 種聚合物成分，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、纖維素（Cellulose）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯—丙烯酸共聚物（EAA）、聚酰胺（PA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚乙烯醇縮丁醛（PVB），其典型拉曼光譜圖如圖5 所示。其中PE和PP 為北運河不同水期表層水中主要的聚合物類型，占比分別為54.0%（汛期）和53.8%（非汛期）；其次，汛期PET（13.2%）、PS（12.3%）和Cellulose（11.8%）占比較高；非汛期PET（21.2%）和Cellulose（12.7%）更豐富（圖4d）。

圖4 北運河不同水期表層水和沉積物中微塑料的組成特征Figure 4 Characterization of microplastic composition in surface water and sediments of the Beiyun River during different water periods

圖5 北運河微塑料典型拉曼光譜圖Figure 5 Typical Raman spectra of microplastics in the Beiyun River

2.2 沉積物中的微塑料豐度及組成特征

如圖6a 所示，北運河汛期和非汛期沉積物中微塑料豐度分別為0.74×103—2.88×103items·kg-1和0.16×103—1.69×103items·kg-1。汛期沉積物中微塑料的平均豐度 (2.17×103±0.661×103) items·kg-1顯著高于非汛期 (0.601×103±0.452×103) items·kg-1（t=8.04，P=0.000）（圖6b）。汛期沉積物城市段微塑料的平均豐度 (2.33×103±0.543×103) items·kg-1＞郊野段 (1.85×103±0.732×103) items·kg-1（t=1.60，P=0.128），二者未顯示顯著的相關(guān)性（圖6c）。相同的是，非汛期沉積物城市段微塑料的平均豐度(0.814×103±0.502×103) items·kg-1＞郊野段 (0.335×103±0.163×103) items·kg-1（t=2.58，P=0.120），二者未顯示顯著的相關(guān)性。

圖6 北運河汛期和非汛期沉積物中微塑料的時空豐度差異Figure 6 Spatial and temporal abundance differences of microplastics in flood and non-flood sediments of the Beiyun River

如圖4a 所示，沉積物中以碎片狀微塑料占主導，汛期和非汛期占比分別為37.0%和37.2%。微塑料的粒徑主要分布在≤0.5 mm 內(nèi)，汛期占比為60.3%，非汛期占比為69.0%，隨著粒徑的增大，微塑料豐度逐漸減小（圖4b）。透明/白色（汛期占比為60%，非汛期占比為55.5%）的微塑料比例最高。其次為綠色，汛期和非汛期占比均約為20%，其他顏色占比均低于10%（圖4c）。在沉積物中共檢測出10 種聚合物類型，只有EAA 沒有檢出，其他類型與表層水相同。總體以PE 和PP 占比最高（汛期58.9%，非汛期50.8%），其次汛期PS 占比較高（14.5%），非汛期PET（14.9%）和Cellulose（12.2%）觀察到更高的豐度（圖4d）。

2.3 魚類中微塑料的豐度及組成特征

本研究在6 種27 條魚類腸道內(nèi)共檢測出30 個微塑料，檢出率為74.1%。如圖7 所示，微塑料的豐度范圍為0.33—3.33 items·ind-1，平均豐度為(1.34±0.61) items·ind-1。按棲息水層區(qū)分，結(jié)果顯示，棲息在底層的魚類腸道內(nèi)微塑料豐度 (1.29±1.40)items·ind-1與中上層魚類腸道內(nèi)微塑料豐度(0.80±0.63) items·ind-1沒有顯著相關(guān)性（t= -1.05，P=0.306）。按魚類食性區(qū)分，結(jié)果表明，雜食性魚類腸道內(nèi)微塑料豐度 (1.64±1.39) items·ind-1顯著高于肉食性 (0.54±0.52) items·ind-1（t=2.69，P=0.013）。

圖7 魚類腸道內(nèi)微塑料的豐度Figure 7 Abundance of microplastics in the gut of fish

如圖8 所示，藍色為魚類樣本中的常見顏色，占比為30%，其次為綠色和透明/白色，占比分別為26.7%和 23.3%。魚類腸道內(nèi)纖維占主導地位（66.7%），尺寸為≤0.5 mm 的微塑料常見于魚體中，占比為60.0%。共檢測到5 種聚合物成分，大多數(shù)微塑料被確定為Cellulose（53.3%），其次是PP（23.3%），PET（13.3%），PE（6.67%）和 PA（3.33%）。

圖8 魚類腸道內(nèi)微塑料的組成特征Figure 8 Characterization of the composition of microplastics in the gut of fish

3 討論

3.1 北運河中微塑料的污染水平分析

與其他河流系統(tǒng)相比（表1），北運河兩個水期表層水中微塑料的豐度遠高于29 條日本河流（0—0.012 items·L-1）、智利Biobío 河（0.003—0.026 items·L-1）及位于偏遠地區(qū)的大豐河（旱季3×10-4— 2.5×10-3items·L-1、 雨季 4×10-5— 9×10-4items·L-1）和青藏高原河流（0.48—0.97 items·L-1）的豐度，這可能與篩網(wǎng)孔徑及提取方法有關(guān)，以上河流的篩網(wǎng)孔徑在45—330 μm 之間，孔徑越大截留的微塑料數(shù)量越少。汛期北運河水體中微塑料的豐度與海河（2.64—18.5 items·L-1）和茅洲河（4 月：4—25.5 items·L-1）相當，而非汛期與美舍河（3—10 items·L-1）及成都城市河流（5.0—10.5 items·L-1）大致相同。兩個水期水體中微塑料的豐度均低于高度城市化的珠江（8.73—53.3 items·L-1）和污染源繁多的瑪納斯河（21—49 items·L-1）。因此，綜合分析北運河水體微塑料的污染處于中等水平。

如表3 所示，北運河沉積物中微塑料豐度高于布里斯班河（0.01×103—0.52×103items·kg-1）、維斯瓦河（0.19×103—0.58×103items·kg-1）、長江（ 0.007×103— 0.788×103items·kg-1） 和湘江（0.144×103—0.510×103items·kg-1）；遠低于海河（1.35×103—11.9×103items·kg-1）和西河（2.56×103—10.2×103items·kg-1）；汛期沉積物中微塑料豐度與亞馬遜河（0.417×103—2.10×103items·kg-1）相當；非汛期沉積物中微塑料豐度與上海城市河流（0.41×103—1.54×103items·kg-1）大致相同。因此，對比分析發(fā)現(xiàn)北運河沉積物中的微塑料污染也處于中等水平。

表3 國內(nèi)外河流沉積物中微塑料的豐度Table 3 Abundance of microplastics in river sediment at home and abroad

北運河魚類腸道內(nèi)微塑料的豐度為0.33—3.33 items·ind-1， 與上海河流魚類（ 0.81 — 2.17 items·ind-1）報告的水平相似（劉思琪等，2022）；低于孟加拉國河流魚類（5.93—13.1 items·ind-1）及韓國漢江魚類（4—48 items·ind-1）（Park et al.，2020；Hossain et al.，2022）；高于珠江口魚類（0.06—0.88 items·ind-1）（Wang et al.，2020b）。綜合分析，北運河魚類腸道內(nèi)微塑料污染處于低等水平，這可能與本研究的魚類樣品體型較小有關(guān)。北運河位于北京城市副中心，近幾年流域人口快速增加，社會和經(jīng)濟發(fā)展迅速，旅游通航發(fā)展繁盛，城市化進程加快及人類活動增多提高了北運河微塑料污染的概率。同時作為北京市四大排污河之一，每年承納大量生活污水及農(nóng)業(yè)方面的廢水，在汛期還承擔了市區(qū)較重的防洪排澇功能。以上因素使得北運河水體、沉積物及魚類受到較為嚴重的微塑料污染。

3.2 北運河水體和沉積物中微塑料的時空分布

北運河兩個不同水期水體和沉積物中的微塑料豐度存在顯著的時間差異性，均表現(xiàn)為汛期＞非汛期。在珠江三角洲（Gao et al.，2022）和韓國絡東江（Eo et al.，2019）的研究中也發(fā)現(xiàn)汛期水體中微塑料的污染負荷更高。與非汛期相比，汛期雨量充足，殘留在陸地上的微塑料更容易通過地表徑流沖入河流系統(tǒng)（Alam et al.，2019）。在汛期北運河是北京城區(qū)主要的泄洪通道，河道流域內(nèi)的城市道路、城鄉(xiāng)結(jié)合部、鎮(zhèn)村河道岸邊垃圾、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)種植施肥等面源污染，均會隨降雨徑流進入城市河道（楊毅等，2017）。據(jù)統(tǒng)計，2021 年北運河汛期出境總水量為2.16×109m3，顯著高于前10 年的數(shù)據(jù)。研究表明，微塑料豐度與河流水量之間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，在20%的時間內(nèi)有90%的塑料負荷被運送（Wagner et al.，2019），推測北運河因降雨徑流帶來的城市面源污染可能是汛期水體中微塑料污染更嚴重的原因之一。此外，Chen et al.（2019）研究發(fā)現(xiàn)微塑料表面生成的生物膜促進了微塑料的下沉，并且具有夏季易沉降，春冬季不易沉降的特點，上述原因可能增加了汛期沉積物中微塑料檢出的概率。

北運河水體微塑料豐度存在顯著的空間差異性，而沉積物中的空間差異性并不顯著。汛期郊野段表層水的微塑料豐度更高。這可能是因為汛期強降雨導致北運河整體水流增大，流速加快，微塑料易累積在河道中下游郊野段（邸琰茗等，2020）。此外，郊野區(qū)附近果園和耕地較多，微塑料的高豐度可能與夏季農(nóng)業(yè)活動頻繁，使用塑料薄膜及農(nóng)業(yè)用具的比例增加有關(guān)（Tien et al.，2020；Li et al.，2021）。郊野段 S8 點位汛期水體豐度最高，達 22.1 items·L-1，根據(jù)實際現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，較多村民在附近岸坡上休閑娛樂，因此囤積了較多的生活垃圾。非汛期城市段水體微塑料污染更嚴重，分析原因是由于非汛期水動力學條件減弱，河流流動性下降，因此微塑料隨河流的遷移能力減弱，可能導致上游城市段豐度較高。此外，北運河城市段位于城市副中心的核心區(qū)，人為活動影響顯著，研究表明微塑料污染水平會在城市附近增加（Di et al.，2018）。值得注意的是，在非汛期水體城市段S1 點位（14.8 items·L-1）顯示出最高的微塑料豐度，該點位于北關(guān)閘閘前，并且有溫榆河、小中河和通惠河3 條河流匯入。研究表明，攔河閘及河流交匯處會充當微塑料的儲存庫（Huang et al.，2020）。

3.3 北運河水體、沉積物和魚類組成特征及來源分析

水體中纖維狀是最常見的形狀，這與沱江（34.9%—65.9%）和南渡江（58%）的研究結(jié)果一致（Zhou et al.，2020；李高俊等，2022）。而湟水河表層水中以薄膜為主（范夢苑等，2022），蘇南運河水體中觀察到較多的碎片狀微塑料（Jin et al.，2023）?？梢姡煌貐^(qū)微塑料形態(tài)特征差異可能與生活習慣、人類活動方式及河流的功能等因素有關(guān)。魚類腸道內(nèi)纖維也是主要形狀，推測北運河的魚類可能更易誤食水體中的微塑料。生活污水可能是纖維的重要來源，垂釣活動常用的魚線發(fā)生斷裂時也會釋放一部分纖維微塑料。沉積物中纖維占比較低，可能是纖維狀微塑料的沉降速率較低，特別是在流動的水流中則更難沉降（Scherer et al.，2020）。沉積物中以碎片為主，碎片狀微塑料由于具有較小的比表面積使其更易下沉到沉積物中。碎片可能來自于岸邊被遺棄的塑料制品，如塑料容器和瓶蓋等。

表層水、沉積物和魚類中的微塑料主要以小尺寸（≤0.5 mm）為主。與大多數(shù)研究結(jié)果相似，如Xu et al.（2022）對太浦河表層水研究發(fā)現(xiàn)50.8%的微塑料分布在≤0.5 mm 的范圍內(nèi)。≤0.5 mm 在渭河所有表層水和沉積物微塑料樣品中占比最高，平均為64.3%（Bian et al.，2022）。在珠江魚類腸道內(nèi)觀察到≤0.5 mm 占所有魚類樣品總量的50%以上（Wang et al.，2020b）。小尺寸豐富意味著北運河的微塑料是經(jīng)過較長時間風化破碎而形成的次級微塑料。此外，污水處理廠只能攔截較大的塑料顆粒和纖維，而大多數(shù)尺寸較小的微塑料則會通過市政污水管道進入河流（Sun et al.，2019；Yuan et al.，2019）。

透明/白色微塑料是表層水和沉積物中的主要顏色。在奉化河和錢塘江的研究中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果（Zhao et al.，2020；Xu et al.，2021），透明/白色微塑料有兩個主要來源，一方面，可能與廣泛使用的塑料商品大都是透明/白色的有關(guān)。此外，彩色微塑料長時間暴露在紫外光及風化作用下易褪色成透明或白色。沉積物中綠色微塑料的數(shù)量高于表層水，由于大多數(shù)綠色微塑料是碎片狀，推測是形狀影響了微塑料的分布。特別的是，魚類腸道內(nèi)觀測到較多的藍色微塑料，研究表明，在全球范圍內(nèi)藍色塑料廣泛用于合成服裝（Gago et al.，2018）。此外，魚類更易誤食透明、白色、藍色和綠色等與浮游生物類似的顏色（Merga et al.，2020）。但是由于彩色微塑料富含較多的染色劑，這將會對魚類自身及其他食用它們的生物造成更嚴重的生態(tài)風險問題。

本研究水體和沉積物中微塑料的主要成分是PE 和PP。值得注意的是，汛期水體和沉積物中檢測出大量PS 泡沫，且沉積物中占比更高，這可能是游玩人員增多加速了碼頭塑料浮板的破碎和沉降。同時PS 的密度（ρ=1.05 g·cm-3）大于1 g·cm-3，導致其更易沉降至沉積物中。而魚類腸道內(nèi)以Cellulose 纖維為主，這可能是因為纖維形態(tài)與藻類相似，更易被魚類食用。研究發(fā)現(xiàn)，棲息水層對魚類腸道內(nèi)微塑料的豐度影響較小，可能與北運河水深較淺（1—3 m）有關(guān)。雜食性魚類腸道內(nèi)微塑料的豐度顯著高于肉食性，可能是雜食性魚類攝食習慣更廣泛，因此誤食微塑料的機會更大。而肉食性魚類腸道較短導致微塑料更易排出（Jabeen et al.，2017）。

微塑料的組成特征和聚合物的類型可以反映微塑料的來源。PE 和PP 是全球產(chǎn)量最高的聚合物，也是本研究水體和沉積物中的主要聚合物類型。PE主要以碎片和薄膜的形狀存在，環(huán)境中質(zhì)地較硬的PE 碎片可能來源于外賣餐盒、塑料瓶等大塊垃圾的分解，而薄膜狀的PE 則主要來源于塑料包裝材料。PP 纖維可能源自漁業(yè)使用的魚線和繩索，而碎片狀的PP 可能由塑料容器、塑料管和包裝袋破碎形成。北運河附近常見釣魚、露營及游船活動，現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)在岸邊殘留較多的包裝袋和垂釣用品。此外，還發(fā)現(xiàn)較多的PS 泡沫，可能來自碼頭岸邊泡沫浮板。而PET 和Cellulose 多以纖維為主，二者主要來自紡織品和服裝（Hernandez et al.，2017）。北運河沿河布設數(shù)百個污水排放口，承接多個污水處理廠出水，是北京超大的尾水匯集區(qū)，這些纖維可能通過洗衣廢水排放最終進入河流（崔盼盼等，2022）。因此推測日常生活、旅游業(yè)、漁業(yè)活動和污水排放是北運河微塑料的主要來源。

4 結(jié)論

1）汛期與非汛期北運河表層水中微塑料的平均豐度分別為 (13.3±4.73) items·L-1和 (7.40±3.44)items·L-1；沉積物中微塑料平均豐度為 (2.17×103±0.661×103) items·kg-1和 (0.601×103±0.452×103)items·kg-1。魚類腸道內(nèi)微塑料平均豐度為(1.34±0.61) items·ind-1。與國內(nèi)外其他河流相比，北運河水體及沉積物中微塑料污染處于中等水平，魚類腸道內(nèi)微塑料污染處于低等水平。

2）北運河水體和沉積物的微塑料污染表現(xiàn)出顯著的時空差異性特征。汛期微塑料豐度高于非汛期，其原因可能是降雨徑流引發(fā)的面源污染、流量及旅游通航的增加。城市段與郊野段微塑料的空間分布差異可歸因于水動力學條件、人為活動、農(nóng)業(yè)活動、農(nóng)村垃圾管理和閘壩阻擋。

3）北運河水體、沉積物和魚類的微塑料組成存在明顯差異。表層水和魚類腸道中的微塑料以纖維形態(tài)為主，沉積物中碎片狀微塑料更豐富。小于0.5 mm 粒徑微塑料在表層水、沉積物和魚類體內(nèi)占優(yōu)勢。水體和沉積物中的微塑料主要為透明或白色，而魚類體內(nèi)中藍色微塑料更豐富。PE 和PP 為水體和沉積物中主要的微塑料聚合物類型，魚類中以Cellulose 為主導。

4）北運河水體和沉積物中微塑料主要來源于人類活動、漁業(yè)活動、旅游業(yè)及污水排放。北運河汛期郊野段和非汛期城市段水體微塑料污染較嚴重，建議定期監(jiān)測微塑料污染情況，并加強塑料的打撈和底泥疏浚工作。