不同季节变化下，表层海水中微塑料和宏观塑料的分布特征：以中国渤海为例

《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Distribution characteristics of microplastics and macroplastics in surface seawater across seasonal fluctuations: A case study in the Bohai Bay, China

渤海湾表层海水中微塑料与宏观塑料的时空分布及影响因素研究。通过2018年春、夏、秋三季12个站位采样分析，发现平均微塑料丰度为9.29±0.93个L-1，显著高于开放海域和一般海岸区。时空分布呈现秋>春>夏的季节规律，可能与雨季径流增加相关；河口站位丰度（26.93个L-1）高于非河口站位（25.78个L-1），证实陆源输入主导。微塑料以透明纤维状PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）和PE（聚乙烯）为主，呈现单峰型季节变化，而宏观塑料夏季最少。研究为渤海湾污染治理提供科学依据，强调陆源管控和河口区针对性管理。

　　

戴佳 | 郭金飞 | 王瑞涵 | 刘先斌

天津科技大学，中国天津

摘要

微塑料和宏观塑料在全球海洋环境中普遍存在。沿海海湾——尤其是像渤海这样半封闭的、受人为影响较大的区域——由于陆地输入量大、沿海人口密集以及水动力复杂，成为塑料积累的潜在热点。本研究旨在阐明这些海域表层水中微塑料和宏观塑料的时空分布及其主要控制因素。2018年，我们在三个季节（春季：4月14日至19日；夏季：7月22日至27日；秋季：10月13日至18日）从12个站点采集海水样本，每个站点采集了三份重复样本。通过体视显微镜对过滤分离出的微塑料和宏观塑料进行定量分析，并利用傅里叶变换红外光谱技术（光谱匹配阈值>70%）鉴定其聚合物类型。结果显示，微塑料的平均丰度为9.29 ± 0.93个/升，高于开阔海域和沿海水域的通常水平。微塑料的丰度存在明显的季节性变化（秋季：118个；春季：108个；夏季：99个），这可能受降雨量和风速的季节性差异影响。河口站点的微塑料丰度（26.93个/升）高于非河口站点（25.78个/升），表明河流是微塑料的重要来源。微塑料主要为透明纤维状，主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯组成。微塑料的丰度和粒径分布均呈现单峰季节性模式。相比之下，宏观塑料的检测站点较少，且夏季出现频率最低。这些发现为制定针对特定海域的、具有季节性调整的政策提供了科学依据，强调了控制陆地塑料排放和治理河口微塑料污染的重要性。

引言

由于塑料具有良好的性能和较低的成本，它已成为现代生活的重要组成部分（Dey等人，2024年）。然而，由于回收基础设施不足以及随意丢弃，塑料垃圾已成为海洋生态系统中的广泛污染物（Dey等人，2024年）。塑料物品通过波浪作用、生物降解和紫外线光催化降解等过程分解为微塑料（MPs）和宏观塑料（MPs）（Pfohl等人，2022年；Sutkar等人，2023年）。宏观塑料的定义是直径大于5毫米的颗粒，而微塑料的直径不超过5毫米（Liro等人，2023年）。根据来源不同，微塑料可分为两类：一次性和二次性（Song等人，2024年；Sutkar等人，2023年）。一次性微塑料是人为制造出的微小颗粒（Song等人，2024年）。例如，某些用于船舶日常维护的清洁剂中含有微塑料（Soon等人，2024年）。二次性微塑料则是由较大塑料碎片在环境压力下破碎形成的，例如渔具（如拖网和绳索）在波浪作用下磨损产生的碎片（Napper等人，2022年）。微塑料已在陆地和水生环境中广泛检测到，包括河流（Li等人，2021年）、湖泊（Liang等人，2022年）、红树林（Dou等人，2021年）、极地地区（Adams等人，2021年）、潮间带（Alava等人，2021年）及其他沉积环境中。微塑料的命运和行为受多种相互作用过程的影响，包括物理传输（如海洋 currents）、化学转化（如老化和破碎）以及生物作用（如底栖生物的摄入）（Wu等人，2023年；Napper等人，2022年；Pan等人，2022年）。微塑料通过降雨和地表径流进入河流和湖泊等表层水体（Zhang等人，2023b）。河流是微塑料从内陆水域输送到沿海海洋环境的主要通道（Inobeme等人，2024年）。微塑料主要通过水动力过程从河流系统输送到沿海水域，流速和湍流扩散是主要驱动力（Kabir等人，2025年；Wang等人，2022年）。到达河口后，微塑料通过河流排放与沿海水流的相互作用进一步混合和扩散，最终进入沿海水域（Wang等人，2022年）。此外，少量微塑料还通过大气沉降和地下水渗透进入沿海水域（Allen等人，2022年；Zhang等人，2025年）。值得注意的是，陆地来源的微塑料约占海洋微塑料污染总量的70–80%（Nunes等人，2023年）。航运和水产养殖等海上活动约占海洋微塑料总输入量的20%（Zhou等人，2021年）。在河口和沿海港口等地区，人类活动压力越大，微塑料的丰度通常越高（Bar和Ghorai，2025年）。由于微塑料体积小、密度低，它们可以通过海洋 currents长距离传输，对海洋生态系统造成严重负面影响（Tang等人，2023年）。

已有大量研究探讨了开阔海域（如太平洋和大西洋）、沿海水域（如黄海）及特定海湾（如波斯湾、瓜纳巴拉湾和莱州湾）中微塑料的空间分布和特性，发现存在显著的空间差异。例如，在西北太平洋的25个站点采集的海水样本中，微塑料的平均丰度低于0.018个/立方米（Yuan等人，2023年）。同样，在大西洋六个主要海洋 current 系统沿线的采样中，微塑料的平均丰度为0.011 ± 0.017个/立方米（Andersen等人，2024年）。与开阔海域相比，沿海水域的微塑料污染水平更高。在希腊北部的沿海水域，表层海水中微塑料的丰度范围为0.078 ± 0.011至0.989 ± 0.35个/立方米（Kalaronis等人，2025年）。在英格兰西南部的普利茅斯沿海水域，表层海水中微塑料的丰度为0.26至0.68个/立方米（Higgins和Turner，2023年）。在日本东北部和黄海，表层海水中微塑料的丰度分别为0.723个/立方米和0.63 ± 0.57个/立方米（Yang等人，2024年；Zhang等人，2023a）。海湾中的污染水平远高于开阔海域和一般沿海水域。例如，巴西东南部瓜纳巴拉湾的微塑料总平均丰度为3651.5个/立方米（Drabinski等人，2023年）。在波斯湾北部的24个表层海水站点，微塑料的平均丰度为2500个/立方米（Jaafarzadeh等人，2025年）。相比之下，莱州湾表层海水中的微塑料丰度较低，为858.3 ± 573.2个/立方米（Chen等人，2025年）。总体而言，这些发现表明开阔海域、沿海水域和海湾区域之间的微塑料丰度存在明显差异，证实了沿海海湾是微塑料污染的“热点”。了解微塑料的环境命运时，其时空分布是一个关键因素。Zhang等人（2023a）观察到黄海表层海水中微塑料的丰度在春季（1.60 ± 1.41个/立方米）高于夏季（0.44 ± 0.43个/立方米）。季风风和洋流动态可能是影响表层海水中微塑料丰度和分布的主要因素（Nakano等人，2024年）。除了空间和时间上的变化外，不同海洋环境中微塑料的聚合物组成也存在显著差异。在印度南部海域，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）、人造丝、聚酰胺（PA）和聚氯乙烯（PVDC）是主要聚合物类型（Li等人，2022年）。在希腊北部沿海水域检测到的微塑料主要由PE（6–62%）和PET（10–48%）组成，聚丙烯（PP，0–9%）和聚乳酸（PLA，0–6%）的比例较低（Kalaronis等人，2025年）。这种聚合物组成的显著差异凸显了全球微塑料污染来源和传输途径的多样性。鉴于微塑料分布的广泛性和不同地区聚合物组成的多样性，有必要进一步开展相关研究。

渤海是一个半封闭的内陆海，位于河北省、天津市和山东省之间，是中国人口最密集、工业化程度最高的地区之一（Wang等人，2024年）。渤海的半封闭特性限制了沿海地区与中部地区之间的水交换，从而降低了水动力能量（Song和Duan，2019年）。这些条件可能促进微塑料的积累，使渤海成为沿海海湾中微塑料污染的热点（Song和Duan，2019年）。此外，作为京津冀都市圈和渤海湾地区的重要经济中心，渤海沿海可能受到更多微塑料的输入（Tian等人，2023年）。迄今为止，大多数研究集中在开阔海域、水动力较强或人为影响较小的沿海区域（Yuan等人，2023年；Zhang等人，2023a；Chen等人，2025年）。因此，关于像渤海这样水动力较弱但人为干扰较大的海湾中微塑料和宏观塑料的分布特征，仍存在重要的研究空白。同时，风速和降雨量的季节性变化可能导致微塑料和宏观塑料的时空动态变化（Sch?nlau等人，2020年）。

因此，本研究在2018年的三个季节（春季、夏季和秋季）对渤海中的微塑料分布和特性进行了调查。研究目标包括：（1）为监测渤海表层海水中的微塑料提供基础数据；（2）描述各采样站点的微塑料特性（尺寸、颜色、形态和聚合物组成）；（3）揭示渤海表层水中微塑料时空分布的季节性变化特征及其控制因素。

研究区域和采样

渤海具有明确的地理边界。它北起河北省乐亭县的大庆河口，南至山东省的黄河口（Liu等人，2025b）。渤海的边界由滦河口和黄河口连线划定；该线以东的区域属于渤海主体，西部则为渤海湾（Liu等人，2025b）。从地理上看，渤海...

渤海中微塑料的空间和时间变化

渤海的地形逐渐向中央浅水盆地和渤海海峡倾斜，平均坡度为0.2%，这是典型的从海湾向浅海盆地过渡的特征（Cao等人，2013年）。渤海的海床深度从海岸线向中心盆地逐渐增加，平均水深约为10米（Song和Duan，2019年）。

微塑料的空间分布

首先，本研究发现河口站点的微塑料丰度高于非河口站点。Islam等人（2025）报告称，梅格纳河口的表层水中微塑料平均丰度（462.9 ± 324.5个/立方米）高于孟加拉湾东南部沿海水域的微塑料丰度（350.0 ± 190.5个/立方米）。此外，维斯瓦河口的微塑料总丰度（1389个/立方米）也高于格但斯克湾沿海水域的微塑料丰度（1244个/立方米）；

结论

本研究调查了渤海表层水中微塑料和宏观塑料的季节性分布特征。研究结果表明，与开阔海域、沿海水域和其他海湾相比，由于渤海的水动力条件较弱且人为影响较大，渤海的微塑料污染更为严重。与春季和秋季相比，夏季条件有助于微塑料在表层海水中的稀释及其向下的垂直扩散。

作者贡献声明

戴佳：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、概念构思。郭金飞：撰写 – 初稿撰写、验证、软件使用、方法论设计、数据整理。王瑞涵：数据可视化、方法论研究、调查实施。刘先斌：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、监督、项目管理和资金申请

资助

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：42006174）和中国国家重点研发计划（项目编号：2019YFC1407800）的财政支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。