阿根廷布宜诺斯艾利斯省中型城市污水处理厂排放微塑料在河流中的迁移机制研究

　　本研究针对污水处理厂(WWTP)排放的微塑料(MPs)在河流中的迁移问题，通过分析布宜诺斯艾利斯省Langueyú溪流水体和沉积物中MPs浓度变化，发现水流速度显著影响MPs迁移，并建立含再悬浮项的平流-扩散方程模型。研究为河流MPs污染治理提供了关键数据支撑和理论框架。

　　

塑料污染已成为全球性环境挑战。最新数据显示，2023年全球塑料产量达4.138亿吨，其中90.4%为化石基塑料。在阿根廷布宜诺斯艾利斯省，中型城市污水处理厂排放的微塑料（MPs，1?μm-5?mm的塑料颗粒）通过河流系统最终汇入海洋，但这一迁移过程的机制尚不明确。布宜诺斯艾利斯国立大学的研究团队在《Journal of Contaminant Hydrology》发表论文，首次系统研究了该地区Langueyú溪流中MPs的迁移规律。

研究采用现场采样与数学模型相结合的方法。在接收Tandil市两座污水处理厂排放的Langueyú溪流设置相距3000米的两个采样点（Site 1和Site 2），于不同季节采集水体和沉积物样本。通过显微傅里叶变换红外光谱（μFT-IR）鉴定MPs类型，结合水流速测量，计算MPs通量变化。建立改进的平流-扩散方程（ADE），引入与流速相关的再悬浮项模拟MPs迁移。

结果部分显示：

1. 浓度变化：2月采样显示下游Site 2的MPs通量比上游Site 1增加53.6%，而6月则减少31.4%，表明季节性差异显著。
2. 流速影响：低速（0.15?m/s）时MPs沉积率比高速（0.35?m/s）高40%，证实水动力条件主导MPs归趋。
3. 螺旋度量：应用Sf=1/(1-R)计算保留系数R，发现多数情况下R≈0，表明沉积物对MPs的长期截留作用有限。
4. 模型验证：含再悬浮项的ADE模型（?C/?t=D?²
   C/?x²
   -v?C/?x+k_res
   C_sed
   ）较传统模型更准确，其中再悬浮系数k_res
   与流速呈指数关系（R²

0.89）。

讨论与结论指出：

1. 过程机制：MPs密度（平均1.040?g/cm³
   ）和生物膜形成共同决定其沉降-再悬浮动态平衡，而黏土颗粒（Yang等, 2022）和湍流扩散（Daily和Hoffman, 2020）是关键影响因素。
2. 区域特性：与Ganges河（Napper等, 2023）不同，该平原溪流因低坡度更易形成MPs沉积，但洪水事件可导致突发性再悬浮。
3. 模型局限：未考虑侧向输入和光降解作用，且PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）等聚合物类型差异未被单独建模。

该研究首次揭示了阿根廷平原河流系统中MPs的迁移规律，为发展中国家中等规模城市的水污染治理提供了科学依据。建立的流速依赖型再悬浮模型可推广至类似水文系统，对预测海洋MPs输入量具有重要价值。作者Sebastián Tognana强调，未来需结合聚合物类型和生物膜生长动力学完善模型，并为政策制定者建议在WWTP下游设置沉积拦截设施。