综述：巴西河流中的微塑料：概述及对圣卡塔琳娜州海岸漂浮颗粒积聚情况的研究

《Science of The Total Environment》：Microplastics in Brazilian rivers: An overview and a study of floating particle accumulation on the coast of Santa Catarina state

微塑料污染在巴西河流输入至圣卡塔琳娜州海岸的扩散与积累机制研究，系统综述35项研究及数学模型分析，发现Sinos河水中MP浓度最高（>330×103 items/m3），Tietê河沉积物浓度达190×103 items/kg，主要成分为蓝色纤维及PE/PP聚合物。模型显示中央北部海岸为积累热点，Itajaí-A?u河流对全州MP分布有显著影响。研究为从河流到海洋的MP治理提供科学依据，助力联合国可持续发展目标6（水）与14（海洋）。

　　

伊戈尔·马尔孔·贝利（Igor Marcon Belli）|埃利齐亚娜·席尔瓦·维埃拉（Eliziane Silva Vieira）|安娜·拉莫斯·奥利维拉（Ana Ramos Oliveira）|莉吉娅·平托（Lígia Pinto）|路易斯·H.P. 加尔博萨（Luis H.P. Garbossa）|雷米·巴亚尔（Rémy Bayard）|达维德·弗兰科（Davide Franco）|大卫·瓦伦萨·丹塔斯（David Valen?a Dantas）|阿曼多·博尔赫斯·德·卡斯蒂略斯·朱尼奥尔（Armando Borges de Castilhos Junior）

巴西圣卡塔琳娜州弗洛里亚诺波利斯市，联邦大学圣卡塔琳娜分校卫生与环境工程系，邮编88040-900

摘要

微塑料（MPs；< 5毫米）是一个众所周知的环境问题。因此，本研究旨在通过系统回顾和数学建模来探讨与巴西河流中的微塑料相关的重要问题，以评估这些漂浮颗粒在圣卡塔琳娜州海岸的扩散和积聚情况。共回顾了35项研究，涉及水体、沉积物和生物群。南里奥格兰德州（Rio Grande do Sul）的西诺斯河（Sinos River）水中微塑料浓度最高（> 330 × 10³个/立方米）。大多数研究显示水中微塑料浓度在1至100个/立方米之间。在沉积物中，圣保罗州（S?o Paulo）的蒂泰河（Tietê River）的微塑料含量最高（约190 × 10³个/千克）。蓝色纤维以及聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）聚合物是最主要的微塑料类型。鱼类是最常被研究的生物，但淡水虾和黄貂鱼体内也含有微塑料。通过应用拉格朗日示踪剂和流体动力学模型，并考虑了四条河流的来源，发现漂浮的微塑料倾向于在圣卡塔琳娜州中部至北部地区积聚。由于海洋条件和河流流动的影响，伊塔贾伊-阿苏河（Itajaí-A?u River）可能会影响整个海岸的微塑料空间分布。河流在其入海口附近可能形成微塑料的集中积聚点。因此，这些结果为防治从河流到海洋环境的微塑料污染提供了重要的见解。

引言

塑料污染是全球主要的环境威胁之一（Schmidt等人，2024年），据估计到2040年将有超过7亿吨塑料垃圾进入水生和陆地生态系统（Lau等人，2020年）。微塑料（MPs；< 5毫米）因其存在于多种生态系统中（Priya等人，2022年）、对人类健康的影响（Roslan等人，2024年）及其负面效应（Lalrinfela等人，2024年）而受到关注。微塑料可分为初级微塑料（制造时即为微小尺寸）和次级微塑料（由较大塑料碎片形成）（Song等人，2024年）。在这种情况下，河流是将这些物质输送到海洋的主要途径（Lebreton和Andrady，2019年；Meijer等人，2021年），同时河流也是这些物质的重要储存库（van Emmerik等人，2022年）。在巴西，这一问题尤为严重，该国是塑料废物管理不善问题最严重的国家之一（Lebreton和Andrady，2019年）。巴西每年有380万吨塑料废物通过河流排入海洋（Meijer等人，2021年），其中微塑料占了相当大的比例（Strokal等人，2023年）。

尽管问题严重，但关于巴西淡水系统中微塑料的信息仍然严重不足，因为大多数研究集中在海洋环境上（Fernandes等人，2022年；Li等人，2020年；Sodré等人，2023年）。这种数据稀缺现象也存在于其他南美国家，凸显了扩大该地区研究的紧迫性（Gamboa等人，2025年；Santos Silva等人，2024年）。另一个关键的知识空白是这些颗粒从陆地来源进入海洋环境后的追踪情况（Bondelind等人，2019年；Moodley等人，2024年）。为了填补这一空白，有必要考虑流体动力学模型、拉格朗日模型以及微塑料随时间经历的过程（如破碎和生物污损）（Bigdeli等人，2022年）。

因此，本研究旨在填补这两个空白。在第一部分中，对巴西河流中的微塑料在水体、沉积物和生物群中的存在情况进行了回顾，确定了采样方法、浓度及其主要特征。本文通过提供关于巴西河流中微塑料的全面和最新的分析，填补了现有研究的空白（Amparo等人，2023年；Sodré等人，2023年）。第一部分还探讨了影响这些颗粒存在和传输的因素，以及它们作为化学和生物污染物载体的作用。在第二部分中，应用拉格朗日示踪剂和流体动力学模型来评估圣卡塔琳娜州海岸沿岸微塑料的扩散和积聚情况。为了调查河流是否对这些颗粒已在沉积物和水中检测到的区域有所贡献（Marin等人，2019年；Ricardo等人，2024年；Zanetti，2019年），我们的假设是根据Marin（2019年）的研究结果，圣卡塔琳娜州中部至北部海岸的微塑料数量最多。

本研究采用了一种综合方法，不仅旨在推进科学知识，还旨在：（i）帮助决策者量化巴西河流中的微塑料污染水平及其主要特征；（ii）通过应用操作性流体动力学模型，识别受高人口密度影响的主要河流的微塑料积聚区域。该研究还直接有助于实现联合国可持续发展目标6和14，即水质保护和海洋保护（联合国，2025年）。

参考文献部分

文献检索与回顾结果

文献检索使用了Web of Science、ScienceDirect、Scopus、Scielo和Google Scholar数据库。检索关键词使用了布尔运算符AND和OR进行连接。检索词包括：“Microplastics” AND “River” OR “Watershed” OR “Basin” OR “Freshwater” AND “Water” OR “Sediments” OR “Biota” OR “Organisms” AND “Brazil”。选择标准为发表在同行评审科学期刊上的英文研究文章，且无时间限制

水样采集与处理方法

从河流中采集水样的方法与海洋环境中的方法相同。在批量采样中，整个样本体积在采集过程中保持不变，通常使用桶或泵进行（Hidalgo-Ruz等人，2012年）。在减少体积采样中，仅保留样本的相关部分，通过拖网过滤大量水（Hidalgo-Ruz等人，2012年）。在本分析中回顾的研究中，

结论

本研究通过结合河流中的系统回顾和沿海地区的操作性流体动力学模型中的拉格朗日示踪剂应用，旨在解决对水生环境中微塑料污染理解的关键问题。尽管在巴西所有地区的河流中都发现了微塑料污染，但由于巴西广阔的领土范围，只有有限的河流得到了评估，因此全国范围内的浓度情况仍不明确。为了提高准确性，

作者贡献声明

伊戈尔·马尔孔·贝利（Igor Marcon Belli）：验证、软件、方法论、数据分析、概念构建、撰写——审稿与编辑、初稿撰写。埃利齐亚娜·席尔瓦·维埃拉（Eliziane Silva Vieira）：验证、软件、数据分析、概念构建、撰写——审稿与编辑。安娜·拉莫斯·奥利维拉（Ana Ramos Oliveira）：软件、资源管理、数据分析、撰写——审稿与编辑。莉吉娅·平托（Lígia Pinto）：软件、资源管理、数据分析、撰写——审稿与编辑。路易斯·H.P. 加尔博萨（Luis H.P. Garbossa）：软件、资源管理、数据分析。雷米·巴亚尔（Rémy Bayard）：

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢圣卡塔琳娜联邦大学（UFSC）和圣卡塔琳娜州立大学（UDESC），以及其他作者所属的学术和研究机构。同时感谢国家科学技术发展委员会（CNPq）和高等教育人员发展协调委员会（Capes）的支持。D.V.D. 感谢CNPq研究基金项目编号09/2022——生产力研究奖学金（PQ2 – Proc.）