南非亚热带城市河流系统中大型塑料的分布模式与积累研究：填补知识空白，助力污染治理

为探究南非鳄鱼河系统大型塑料污染，研究人员监测其分布，发现污染严重且具季节差异，为治理提供依据。

　　在当今时代，塑料几乎无处不在，从日常用品到各类工业产品，它给人们的生活带来了极大便利。然而，随着塑料使用量的急剧增加，其引发的污染问题也日益严峻，尤其是在水生环境中。河流作为陆地与海洋之间的重要纽带，成为了塑料垃圾的重要汇聚地。在非洲，由于经济发展迅速、城市化进程加快，塑料垃圾的产生量不断攀升，但相关的研究却相对匮乏，特别是在淡水环境中的大型塑料（Macroplastics，通常指尺寸大于 5mm 的塑料碎片、物体或垃圾）污染研究，存在着大量的知识空白。这不仅影响着人们对非洲淡水生态系统健康状况的评估，也使得制定有效的塑料污染治理策略变得困难重重。

为了填补这一知识空白，来自南非姆普马兰加大学（University of Mpumalanga）水生系统研究小组等多个研究机构的研究人员，针对南非亚热带城市河流系统 —— 鳄鱼河（Crocodile River）展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们揭示了鳄鱼河系统中大型塑料的分布模式和积累情况，对于制定合理的污染治理策略具有重要意义。

在这项研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过定量采样的方式，在鳄鱼河及其支流的 7 个河岸站点，每个季节（秋季、冬季、春季和夏季）在河流两岸 5×5 m 的样方区域内收集塑料垃圾样本。其次，运用卫星遥感技术，获取 Landsat 7 ETM?的四季卫星数据，用于分析土地利用和土地覆盖（Land Use and Land Cover，LULC）情况，并进行 LULC 分类和精度评估。此外，利用多种数据分析方法，如相关性分析、PERMutational ANOVA（PERMANOVA）、多样性指数计算等，对收集到的数据进行深入分析。

研究结果如下：

• 土地利用和土地覆盖模式：研究区域内建成区是主要的土地利用类型（覆盖面积 > 50%），水体的覆盖面积最小（<0.5%）。不同季节间，各种土地利用和覆盖类型没有显著差异，且土地覆盖类型与大型塑料丰度之间也未发现显著的相关性。
• 大型塑料分布：整个研究期间共收集到 1134 个大型塑料垃圾。秋季收集到的数量最多（338 个），春季和夏季相对较少（分别为 243 个和 263 个）。不同站点的大型塑料密度存在差异，如站点 4 的大型塑料数量较多，而站点 1、2 和 5 在部分季节的密度较低。多样性指数分析显示，除了香农 - 维纳指数（Shannon–Wiener diversity index）在季节间存在显著差异外，其他多样性指数在站点和季节间均无显著差异。
• 大型塑料垃圾功能类型和聚合物组：通过 PERMANOVA 分析发现，大型塑料功能类型在站点和季节间均无显著差异。在所有季节中，塑料袋、塑料瓶和食品包装纸是最主要的大型塑料垃圾类型。聚合物分析表明，聚苯乙烯（PS）是含量较高的塑料聚合物之一，不同聚合物的丰度在站点和季节间存在变化。此外，塑料的物理形式以薄膜和硬质为主，泡沫最少且无明显季节变化。

在讨论部分，研究结果与最初的假设有所不同，大型塑料垃圾的丰度在站点和季节间没有显著差异，这表明塑料污染在该河流系统中广泛存在。高含量的 PS 基聚合物表明，全年都有人类活动（如洗涤、污水排放和固体废物倾倒等）导致塑料垃圾在河岸带积累。虽然城市地区通常与更多的大型塑料积累相关，但在鳄鱼河及其支流中，LULC 模式与大型塑料存在之间没有明显的相关性，可能是由于塑料垃圾的运输机制不规则，如风和雨水冲刷，以及非法倾倒等非点源污染。此外，河岸植被和沉积物可能会拦截塑料，影响其分布。研究还发现，人类活动和自然过程（如降雨和风力）都对塑料污染有贡献，且难以区分不同来源的塑料垃圾。

综上所述，这项研究首次系统地评估了南非鳄鱼河系统中大型塑料的污染特征。研究表明，塑料袋、塑料瓶和食品包装纸是主要的大型塑料垃圾，其来源可能与娱乐活动、居民定居和非法倾倒有关。虽然研究存在一定的局限性，如采样点有限、无法涵盖所有影响因素等，但为后续研究提供了重要的基础数据。研究结果对于制定针对性的塑料垃圾清理计划、完善塑料废物管理政策以及提高公众环保意识具有重要的指导意义。同时，也为全球类似城市河流系统的塑料污染研究和治理提供了参考范例，推动了塑料污染治理领域的发展。