《Marine Pollution Bulletin》：Macro- and microplastic emissions and marine input flux in the Yangtze River Delta, China, from 1990 to 2020
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長(zhǎng)江三角洲1990-2020年塑料污染排放及海洋輸入評(píng)估顯示，總排放量達(dá)4.21×10^10 kg，年均增長(zhǎng)2.4%，其中宏觀塑料占97.8%而微塑料增速達(dá)11.8%。區(qū)域排放呈現(xiàn)江蘇省最高（1.57×10^10 kg）和浙江省增速最快（2.9%）特征，海洋輸入通量累計(jì)2.13×10^8 kg，東南沿海輸入概率最高（1.2%）。
方一寧|劉榮澤|丁永成|劉東翔|王騰|李寶杰
中國(guó)南京河海大學(xué)海洋學(xué)院，210024
摘要
長(zhǎng)江三角洲是中國(guó)沿海水域中塑料污染產(chǎn)生、傳輸和海洋排放的關(guān)鍵熱點(diǎn)區(qū)域。為了評(píng)估該地區(qū)塑料海洋輸入流的長(zhǎng)期演變趨勢(shì)，本研究采用自下而上的排放因子方法，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析技術(shù)。我們建立了1990年至2020年期間宏觀塑料和微塑料的高分辨率排放清單，并將其與長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的綜合塑料陸海遷移概率模型相結(jié)合。研究結(jié)果顯示，該研究區(qū)域在30年內(nèi)產(chǎn)生的累計(jì)塑料排放量為4.21×10^10千克，年均增長(zhǎng)率為2.4%。宏觀塑料占總排放量的97.8%，而微塑料占比為2.2%，但其增長(zhǎng)率高達(dá)11.8%。塑料排放量在各省之間存在顯著差異，并表現(xiàn)出城市聚集特征，江蘇省的累計(jì)排放量最高（1.57×10^10千克），浙江省的增長(zhǎng)率最快（2.9%）。該地區(qū)的平均塑料海洋輸入概率為0.5%，呈現(xiàn)出“沿海高、內(nèi)陸低”的梯度分布模式。浙江省東南部沿海地區(qū)的海洋輸入概率最高，為1.2%。1990年至2020年間，累計(jì)塑料海洋輸入流量達(dá)到2.13×10^8千克，其中浙江省貢獻(xiàn)了最大比例（46.9%）。海洋輸入流量的年均增長(zhǎng)率為2.5%。這些結(jié)果為長(zhǎng)江三角洲的針對(duì)性塑料污染控制和海洋環(huán)境管理提供了科學(xué)依據(jù)。
引言
塑料作為一種多功能且耐用的材料，為社會(huì)帶來(lái)了巨大益處，因此在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。然而，每年有大量塑料最終進(jìn)入海洋環(huán)境并持續(xù)積累。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，塑料的累計(jì)輸入量將達(dá)到2.5×10^11千克（Thompson等人，2009年；Jambeck等人，2015年）。由于塑料難以降解且容易被生物攝入，它們對(duì)海洋食物網(wǎng)和人類健康構(gòu)成了長(zhǎng)期而復(fù)雜的威脅（Wright和Kelly，2017年；Yuan等人，2023年；Li等人，2023年），使塑料污染成為21世紀(jì)最嚴(yán)重的環(huán)境挑戰(zhàn)之一（Lim，2021年）。
進(jìn)行全面的塑料污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估迫切需要量化跨時(shí)空尺度的塑料排放量（Lebreton等人，2017年）。建立塑料排放清單是分析環(huán)境源匯過(guò)程的關(guān)鍵方法。目前，微塑料排放量的估算主要采用排放因子方法，該方法依賴于不同類型微塑料及其相應(yīng)活動(dòng)水平的排放系數(shù)。對(duì)于宏觀塑料排放量的評(píng)估，除了類似的基于系數(shù)的計(jì)算方法外，還常用物質(zhì)流分析（MFA）（Wang等人，2024年；J?rlskog等人，2020年；Kole等人，2017年；Jambeck等人，2015年；Lebreton和Andrady，2019年；Brunner和Rechberger，2016年；Kawecki等人，2018年）。在基于系數(shù)的宏觀塑料排放量估算方法中，確定未妥善管理的塑料廢物（MPW）的比例是一個(gè)關(guān)鍵因素。目前主要應(yīng)用Jambeck等人提出的MPW模型以及基于人類發(fā)展指數(shù)（HDI）的模型，一些學(xué)者認(rèn)為后者更適合量化發(fā)展中國(guó)家的塑料管理不善情況（Mai等人，2020年）。盡管基于HDI的模型被廣泛用于估算未妥善管理的塑料廢物，但它們假設(shè)發(fā)展水平與廢物處理能力之間存在相對(duì)穩(wěn)定的關(guān)系。在中國(guó)等快速發(fā)展的地區(qū)——尤其是在2017年廢物分類改革之后（國(guó)家發(fā)展改革委，2017年）——這一假設(shè)可能導(dǎo)致對(duì)近期改進(jìn)情況的低估。因此，我們的估算反映了長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)趨勢(shì)，而非短期的政策驅(qū)動(dòng)波動(dòng)。同時(shí)，理解塑料從陸地到海洋的傳輸機(jī)制對(duì)于量化海洋流量至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的塑料海洋排放模型往往過(guò)于簡(jiǎn)化了海洋輸入過(guò)程，有時(shí)僅通過(guò)海洋輸入系數(shù)來(lái)表示這些過(guò)程。少數(shù)研究嘗試使用陸地水文模型或其簡(jiǎn)化版本（如空間概率模型）進(jìn)行更復(fù)雜的量化（Meijer等人，2021年）。
長(zhǎng)江是中國(guó)最大的河流，也是世界第三大河流，擁有廣闊的流域和發(fā)達(dá)的河流網(wǎng)絡(luò)，流經(jīng)人口密集和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)活躍的地區(qū)。對(duì)其塑料海洋流量的評(píng)估一直是國(guó)際海洋塑料污染研究的重點(diǎn)。然而，現(xiàn)有研究結(jié)果存在巨大差異：一些模型研究表明，長(zhǎng)江是全球最大的塑料海洋排放源，每年向太平洋輸送約3.1×10^8至3.5×10^8千克的塑料（Lebreton等人，2017年）；而其他研究則估計(jì)其年排放量?jī)H為3.6×10^6千克，在全球河流中排名第18位（Meijer等人，2021年）。隨著研究的進(jìn)展，基于河流實(shí)地觀測(cè)的塑料流量數(shù)據(jù)越來(lái)越多地被用來(lái)驗(yàn)證各種模型方法，發(fā)現(xiàn)某些估算可能存在高達(dá)2-3個(gè)數(shù)量級(jí)的過(guò)高估計(jì)（Mai等人，2023年；Zhao等人，2019年；Bai等人，2018年；Cui等人，2025年）。這種2-3個(gè)數(shù)量級(jí)的估算差異反映了當(dāng)前方法論的不確定性，亟需通過(guò)針對(duì)特定區(qū)域的研究進(jìn)行改進(jìn)。長(zhǎng)江三角洲（YRD）地區(qū)是長(zhǎng)江流域的核心組成部分，也是中國(guó)最重要的經(jīng)濟(jì)引擎之一，其塑料排放量一直保持在較高水平。然而，對(duì)該地區(qū)塑料排放的系統(tǒng)性定量研究仍然不足，特別是在長(zhǎng)期時(shí)空演變趨勢(shì)和海洋流量評(píng)估方面存在明顯的研究空白。
因此，本研究系統(tǒng)地收集了1990年至2020年長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的多源數(shù)據(jù)，包括經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、人口分布和地理信息，采用自下而上的排放因子方法建立了該地區(qū)宏觀塑料和微塑料的長(zhǎng)期排放清單。此外，本研究還結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析技術(shù)，開發(fā)了一個(gè)適用于YRD地區(qū)的塑料海洋概率模型，旨在精確描述該地區(qū)塑料海洋流量的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，并為區(qū)域塑料污染控制和管理提供科學(xué)依據(jù)。
研究區(qū)域
研究區(qū)域
根據(jù)中國(guó)2019年發(fā)布的《長(zhǎng)江三角洲綜合區(qū)域發(fā)展綱要》，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)包括上海市、江蘇省和安徽省，總面積約為358,000平方公里（中國(guó)共產(chǎn)黨中央委員會(huì)和國(guó)務(wù)院，2019年）。該地區(qū)位于長(zhǎng)江入海口處，具有高度發(fā)達(dá)的
總塑料排放量的時(shí)間演變
基于1990年至2020年的時(shí)間序列分析，長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的塑料排放量呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)，但增長(zhǎng)率逐漸放緩。具體而言，總塑料排放量從1990年的8.14×10^8千克增加到2020年的1.65×10^9千克，累計(jì)增長(zhǎng)率為102.7%，年均增長(zhǎng)率為2.4%（圖1a）。30年的累計(jì)塑料排放量為4.21×10^10千克，其中宏觀塑料廢物（MPW）占
結(jié)論
本研究通過(guò)建立1990年至2020年期間的高分辨率宏觀塑料和微塑料排放清單，并結(jié)合基于GIS的塑料陸海遷移概率模型，系統(tǒng)地闡明了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)塑料排放和海洋流量的時(shí)空動(dòng)態(tài)。主要發(fā)現(xiàn)如下：
(1)區(qū)域總塑料排放量達(dá)到4.21×10^10千克，呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)
作者貢獻(xiàn)聲明
方一寧：撰寫——原始草稿，可視化，軟件處理。劉榮澤：撰寫——原始草稿。丁永成：可視化，監(jiān)督，軟件處理。劉東翔：可視化，軟件處理。王騰：撰寫——原始草稿，監(jiān)督，資源協(xié)調(diào)，調(diào)查。李寶杰：監(jiān)督，資源協(xié)調(diào)，調(diào)查。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財(cái)務(wù)利益或個(gè)人關(guān)系可能影響本文的研究結(jié)果。
致謝
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：42377393和42450178）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：2024YFE0101000）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：2022YFC3105900）的支持。
