《Environmental Research》：Macroplastic in urban waterways: assessing storage in Berlin’s Spree River
编辑推荐：
城市河流中宏观塑料污染的留存机制与分布特征研究。针对柏林斯普雷河不同河岸类型（植被/非植被）和水陆界面（混凝土/植被等），分析表明高工程河岸（1-3米混凝土堤坝）导致塑料单向从河岸向河道迁移，形成密度梯度差异。主导塑料类别为食品包装（35%）和聚丙烯（41%），河岸植被显著提升塑料留存能力。研究成果为城市河流塑料治理提供空间靶向策略。
M.C.M. Blettler | O.O. Shumilova | L. Gallitelli | A.N. Sukhodolov
莱布尼茨淡水生态与内陆渔业研究所生态水文学与生物地球化学系，柏林，12587，德国
摘要
在过去十年中，人们对河流中大型塑料（MAP）污染作为海洋垃圾主要来源的认识显著增加。然而，在城市河流环境中，大型塑料在河岸上的储存和滞留机制仍不甚明了。本研究通过调查柏林斯普雷河（Spree River）不同区域（包括具有不同底质类型的河岸、水陆交界处以及河道）中大型塑料（及其他人为物质）的滞留情况来填补这一知识空白。对塑料碎片的分析确定了主要类别及其聚合物组成。研究结果表明，在斯普雷河高度人工改造的城市段，由于河堤高度为1-3米，由地表径流和风驱动的大型塑料迁移主要是单向的，即从河岸向河道方向。这些河堤起到了阻碍物质从河道反向迁移至河岸的作用，而这种过程在自然河流中较为常见，可能解释了沿河岸观察到的大型塑料密度和组成的差异。尽管不能排除直接投掷垃圾的可能性，但观察到的空间分布模式表明，河岸的侧向迁移是河道中塑料的主要来源。聚丙烯是最常见的聚合物，占收集到的所有物品的41%，而食品包装纸则是主要的碎片类型，占总大型塑料量的近35%。这些发现凸显了理解城市河流中大型塑料滞留机制的迫切必要性，以便为制定有针对性的、针对不同区域的缓解和清理策略提供依据。
引言
塑料污染是一个日益严重的全球性问题，对生态系统、生物多样性和人类健康具有长期影响（Maurya等人，2025年）。虽然以往的研究主要集中在微塑料上，因为它们具有直接的生物效应（Blettler等人，2018年；Blettler和Wantzen，2019年；van Emmerik，2021年），但从重量上看，大型塑料（MAP）才是主要污染源（Liro等人，2020年；Meijer等人，2021年）。除了本身是主要污染物外，大型塑料还通过降解和破碎产生二次微塑料（Liro等人，2025年），并通过缠绕和吞食对野生动物构成严重威胁，常常导致其死亡（Blettler和Mitchell，2021年；Azevedo-Santos等人，2021年；Battisti等人，2023年）。大型塑料污染的主要来源是非法倾倒，而风和地表径流是其在环境中的主要传播途径（Shumilova等人，2019年；Tramoy等人，2019年；Mitchell等人，2021年；Castro-Jiménez等人，2019年；Crosti等人，2018年；Ma等人，2024年）。尽管大型塑料在河流中的环境动态值得更多关注，但相关知识仍然有限（Tasseron等人，2020年）。
在所有主要河流区域都观察到了大型塑料碎片，包括水面、水柱、河床、河岸、河岸带、水生生物以及人工结构（Schwarz等人，2019年；van Emmerik & Schwarz，2020年；Liro等人，2020年；Gallitelli等人，2022年，2024a）。
河岸在维持河流健康方面起着关键作用，它们支撑着水质、野生动物栖息地和生态平衡（Graziano等人，2022年）。最新研究表明，自然植被覆盖的河岸可以积累大量大型塑料碎片（Blettler等人，2019年；Garello等人，2021年；Gallitelli等人，2024a,b；Pace等人，2024年；Andrade-Mu?oz等人，2025年）。然而，城市河流中大型塑料的滞留并不仅仅受植被影响。河流工程和当地人类活动会改变植被的拦截能力，导致在高度改造的河流走廊中形成不均匀的积累模式（Hurley等人，2020年；van Emmerik等人，2022a）。即便如此，在城市河流环境中，河岸上大型塑料的储存和滞留机制仍不甚清楚（Hurley等人，2020年；Liro等人，2020年；van Emmerik等人，2022a,b；Gallitelli和Scalici，2022年）。理解这些机制对于设计有效的缓解策略和规划有针对性的清理工作至关重要（Liro等人，2022年，2023年；Hurley等人，2023年）。
在柏林的斯普雷河城市段，河岸主要是混凝土或石制的人工堤坝（高度为1至3米），形成了严格的侧向边界，极大地限制了河道与陆地的连通性（Weber等人，2012年）。自然河岸形态几乎不存在，正常情况下河岸很少被淹没，因此水和沉积物的侧向交换受到限制。近年来，志愿者与当地环保组织合作开展了社区驱动的清理活动（例如SpreeCleanUp）。尽管这些努力提高了公众意识并帮助清除了可见的碎片，但它们主要解决了污染的表面问题，对大型塑料的来源和空间分布了解有限（De Frond等人，2025年）。
本研究的主要目的是提高我们对柏林大都会地区斯普雷河城市段中大型塑料及其他人为碎片的滞留机制的理解。具体而言，本研究旨在：（1）评估不同河流区域中大型塑料的滞留情况；（2）确定主要的大型塑料类别及其聚合物组成；（3）识别研究区域内的大型塑料污染热点。我们评估了几个关键河流区域中的大型塑料储存情况，包括：（i）具有不同底质类型的河岸（植被覆盖、植被稀疏和无植被覆盖的河岸）；（ii）不同水陆交界处（混凝土堤坝、板桩、护岸石以及水生/沼泽植被）；（iii）特别是桥梁下的河道。了解这些区域中大型塑料滞留的空间模式对于制定有效的缓解和清理策略至关重要。基于在其他欧洲河流进行的研究以及发达国家的消费模式，本研究的主要假设是：（a）与其它区域相比，植被覆盖的河岸上大型塑料的数量和多样性最高（例如Gallitelli等人，2022年，2025年）；（b）最常见的大型塑料类别是食品包装纸（例如Winton等人，2020年），其中聚丙烯和聚乙烯是最主要的聚合物（例如Gallitelli和Scalici，2024年）。
研究区域
斯普雷河位于易北河流域，从南向北流淌约380公里，最终在柏林汇入哈维尔河（Figure 1）。这条河流在其约10,105平方公里的流域范围内大部分为低地河流，下游河段的河道坡度较低，介于3x10^-5到8x10^-5之间（Sukhodolov和Uijttewaal，2010年）。与大多数德国河流一样，斯普雷河流系统受到人类对自然形态的强烈改造以及水坝和堰坝的影响（
结果
共统计到1,471件大型塑料物品，约占所有收集到的人为碎片的95.6%，并根据塑料类型将其分类为53个类别和子类别。此外，还有84件非塑料物品（占总碎片的4.4%），被归为6个不同的类别。CAP排序（Figure 3）显示了不同河流区域中大型塑料的明显组成差异。第一个典型轴具有非常高的典型相关性（δ = 0.89），解释了78.8%的
讨论
河流各区域相互连接，动态相互作用，从而调节水流、养分循环、氧气交换和栖息地连通性，维持河流系统的生态平衡（Bessa Santos等人，2024年）。特别是河岸作为支持水质、野生动物和整个流域健康的关键区域显得尤为重要（Graziano等人，2022年）。根据我们的研究结果，塑料的类别和数量
Oleksandra O. Shumilova：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论、调查、数据管理、概念化。
Martin C.M. Blettler：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、监督、资源协调、项目管理、方法论、资金获取、数据分析、概念化。
未引用参考文献
Gore和Jambeck，2019年；Hidalgo-Ruz等人，2012年；Horton和Dixon，2018年；Jambeck等人，2015年；Lebreton等人，2018年；MRX3K1，2025年；CoreTeam，2017年；Tasseron等人，2022年。
利益冲突声明
作者声明与本研究无利益冲突。所有资金来源均在手稿中予以说明，这些资金来源并未影响研究设计、数据收集、分析、解释或决定提交发表。
致谢
作者感谢Corina Garcilazo、Camila Costa和Iris Blettler在实地调查中的协助。本研究得到了Alexander von Humboldt基金会通过The Georg Forster Research Fellowship对M. Blettler的支持。O. Shumilova和A. Sukhodolov感谢Deutsche Forschungsgemeinschaft（DFG）提供的资助（项目编号SU-405/11）。
