《Environmental Research》：Cyanobacterial relative enrichment over diatoms: Differential responses of plankton to microplastic pollution in the Zhanghe River, Northern China
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本研究系统调查了雨季张河下游微塑料污染特征及其对浮游生物的影响，发现纤维状微塑料为主（PE、PP、PA占比高），浓度雨季（1200–11000 n/m3）高于旱季（600–7200 n/m3），下游生态风险显著，并与总磷协同加剧富营养化，为流域治理提供依据。
Xinyue Yu|Xin Meng|Ruixue Zhao|Juan Zhang|Xiu Xu
河北工程大学能源与环境工程学院，邯郸，056038，中国
摘要
本研究系统地调查了张河邯郸段在雨季微塑料污染的特征和生态风险，以及其对浮游生物的影响。同时也测量了旱季的微塑料含量（旱季未进行浮游生物监测）。结果表明，两个季节的微塑料含量均呈现从上游到下游递增的趋势，雨季的微塑料含量（1,200–11,000 n/m3）显著高于旱季（600–7,200 n/m3）。纤维状微塑料是主要形式，主要聚合物类型为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚酰胺（PA）。生态风险评估显示，下游地区的生态风险为中等到高，这主要是由于聚氯乙烯（PVC）和聚氨酯（PU）等聚合物的富集。浮游生物对微塑料的反应各不相同：蓝细菌的数量与微塑料含量呈显著正相关（r = 0.49，p < 0.05），而硅藻则受到抑制。动物浮游生物以轮虫为主，在微塑料浓度较高的区域其密度波动显著。此外，观察到微塑料与总磷（TP）之间存在协同效应，可能加剧水体富营养化。本研究证实微塑料对不同浮游生物群体具有不同的影响，且营养物质的富集会放大其生态风险，为河流流域的微塑料污染控制提供了科学依据。
引言
微塑料（MPs；<5 mm）作为一种广泛存在的新的人为污染物（Casella等人，2024年），对全球河流、湖泊和水库等淡水生态系统构成了潜在威胁（D'Avignon等人，2022年）。全球淡水系统中微塑料的平均含量为4500 ± 3200 n/m3（Zhao等人，2014年），中国主要河流流域（如长江和珠江）的污染水平更高（5800-15000 n/m3）（Wu等人，2025年）。在中国北部的河流流域（如黄河、海河和松花江）也普遍检测到高微塑料含量，凸显了这一问题的严重性（Liu等人，2021b）。
作为水生食物网中的基本环节，浮游生物与微塑料之间的相互作用直接影响生态系统的稳定性（Nava和Leoni，2021年）。实验室毒理学研究表明，微塑料对浮游生物有显著的不利影响：聚苯乙烯（PS）微塑料会显著抑制Scenedesmus obliquus的生长，抑制率在15%到40%之间（He等人，2022b）；同时，微塑料还会通过干扰内分泌系统和损害生殖细胞等方式引起氧化应激和生殖毒性（Oyeyemi等人，2024年）。此外，微塑料可以作为载体吸附重金属（如Pb、Cd）和持久性有机污染物（POPs），进一步加剧复合生态风险（Zhu等人，2023年）。然而，大多数现有研究基于单一物种和实验室控制条件，难以反映自然水体的复杂情况（Rodrigues等人，2021年）。
尽管如此，当前研究仍存在明显局限性，阻碍了将实验室结论外推到复杂的自然水环境。首先，大多数研究关注微塑料在淡水生态系统中的分布模式和单一毒性效应，而忽略了不同浮游植物类群（如蓝细菌与硅藻）对微塑料的差异性反应机制。蓝细菌（蓝绿藻）是一类光合原核生物，在水生生态系统中具有关键生态作用；这类特定类群的差异可能从根本上重塑浮游植物群落结构和生态系统功能。其次，关于微塑料与营养物质（如总磷）之间协同效应的现场定量研究仍较少，它们的综合影响可能超出单因素研究的预测范围。第三，关于自然河流生态系统中多营养级（如浮游植物–动物浮游生物）综合响应的实证数据极为有限，这严重限制了我们预测生态系统级生态后果的能力。
基于上述研究目标和现有知识，我们提出了以下研究假设：（1）受累积人为输入的影响，张河从上游到下游的微塑料含量和生态风险将显著增加。（2）浮游植物群落对微塑料污染的反应存在差异，蓝细菌相比硅藻会富集更多。（3）微塑料与总磷等营养物质存在协同效应，可能加剧富营养化过程并影响浮游植物群落结构，为张河流域的微塑料污染控制和生态风险管理提供科学依据。
研究区域和采样设计
邯郸市位于河北省南部（北纬36°15′-36°45′，东经114°10′-114°50′），地处太行山脉东麓。它是京津冀地区和中原经济区协同发展的重要节点城市。选择张河邯郸段作为研究区域有三个关键原因：（1）作为中国北方典型的城农复合型河流，它具有明显的……
微塑料的存在特征
在雨季，张河邯郸段21个采样点的微塑料含量表现出显著的空间异质性，范围为1200至11000 n/m3（平均值6371 ± 2686 n/m3），并且从上游到下游呈递增趋势（图2）。各河段的平均含量如下：上游（5285 ± 1653 n/m3）< 中游（5911 ± 3167 n/m3）< 下游（8720 ± 1579 n/m3）。这种空间分布……
结论
本研究对张河（中国北方典型的城市河流）中的微塑料污染及其生态影响进行了全面评估。主要结论如下：
- (1)
微塑料的空间分布受人为输入和自然水文过程的共同影响，下游河段和水库区域是主要的积累区。
- (2)
微塑料的生态风险具有聚合物特异性，其中高毒性聚合物的富集……
作者贡献声明
Xinyue Yu： 方法学、调查、数据管理、概念构建。Xin Meng： 方法学、调查、数据管理、概念构建。Ruixue Zhao： 方法学、调查、数据分析。Juan Zhang： 数据分析、数据管理、概念构建。Xiu Xu： 调查、资金筹措。
资助项目
河北省自然科学基金（项目编号：B2025402028）
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了河北省自然科学基金（项目编号：B2025402028）的资助。作者声明没有财务利益冲突。
