寒区浅水湖泊微塑料多相介质耦合迁移过程与归趋模拟

Microplastic pollution in the water environment is characterized by hard degradation, easy mobility and great harm, which is the research hotspot in recent years. Because of the small volume and light quality, microplastic is easily into the lake through surface water inflow and atmosphere deposition. Ulansuhai is the main sink for agricultural drainage in Hetao irrigation district, and that the extensive use of plastic film and other plastic productions, the microplastic must be the emerging pollutants in water environment of the lake. This project selects Ulansuhai as the research area. The main source and the spatial and temporal distribution of microplastic were known by field monitoring and the laboratory analysis. Based by the migration process similarity of microplastic and suspended solids, both laboratory and field experiment was designed to simulate the migration process of microplastic between ice, water and sediment in frozen and unfrozen period of Ulasuhai, and the main factor which affected the migration of microplastic in lake was also revealed. According to the migration behavior of microplastics with different densities and environmental characteristics in different periods of Ulansuhai, the microplastic migration model was built to simulate the abundance variation trend and fate of microplastic in different phase of Uansuhai.

水环境中微塑料污染具有难降解、易迁移、危害大等特点，是近年来研究的热点。由于体积小、质量轻，微塑料易通过风力和地表径流等方式进入湖泊中。乌梁素海是河套灌区农田退水的主要承泄场所，而流域内地膜和各种塑料制品的大量使用势必使微塑料成为湖泊水环境中的新兴污染物。本项目以寒区浅水湖泊乌梁素海为研究区，通过野外监测和室内试验分析查明湖泊微塑料时空分布情况及主要来源。基于微塑料和悬浮微粒迁移过程相似的特点设计试验，室内外模拟微塑料在乌梁素海非冰封期与冰封期冰-水-沉积物间的迁移过程，并揭示驱使微塑料在湖泊中迁移的主要影响因素。依照不同密度微塑料的迁移行为以及乌梁素海不同时期的环境特征构建微塑料迁移模型，模拟微塑料在乌梁素海多介质中的丰度变化趋势和归趋。

水环境中微塑料污染具有难降解、易迁移、危害大等特点，是近年来研究的热点。由于体积小、质量轻，微塑料易通过风力和地表径流等方式进入湖泊中。乌梁素海是河套灌区农田退水的主要承泄场所，而流域内地膜和各种塑料制品的大量使用势必使微塑料成为湖泊水环境中的新兴污染物。本项目以寒区浅水湖泊乌梁素海为研究区，通过野外监测和室内试验分析查明湖泊微塑料时空分布情况及主要来源。基于微塑料和悬浮微粒迁移过程相似的特点设计试验，室内外模拟微塑料在乌梁素海非冰封期与冰封期冰-水-沉积物间的迁移过程，并揭示驱使微塑料在湖泊中迁移的主要影响因素。依照不同密度微塑料的迁移行为以及乌梁素海不同时期的环境特征构建微塑料迁移模型，模拟微塑料在乌梁素海多介质中的丰度变化趋势和归趋。研究结果表明，非冰封期水体、冰封期水体和冰体内各采样点微塑料丰度为（204±28~1224±185）n·L-1，（34±8~216±21）n·L-1，（269±84~915±117）n·L-1。在冰封期时，冰层富集了水环境中大多数的微塑料，冰体中微塑料是水体中微塑料的2.74-8.14倍。湖泊从非冰封期进入冰封期后，水体中微塑料大幅降低，在各个采样点，非冰封期水体微塑料丰度是冰封期水体丰度的4.50-11.30倍。非冰封期时，湖泊水体中微塑料的分布无明显规律，而冰封期湖泊水体中微塑料在湖泊呈现北高南低的趋势，冰体中微塑料与冰下水体分布相似。湖泊的季节性冰盖特征对水体中纤维状和小尺寸的分布和丰度有更为明显的影响。研究还发现，湖床附近微塑料的沉降通量与风速相关。更高的风速会导致更多的微塑料发生再悬浮，且会有更多的微塑料从湖泊入水口处沿水流方向迁移至湖泊内部。因此，更高的风速增加了沉积物-水界面的微塑料丰度增加，加剧了湖水中微塑料的垂直混合，导致较高的微塑料沉积通量。不同大小、形状和密度的颗粒表现出不同的沉积速率。一般来说,碎片状、较大尺寸和密度较高的MPs更容易沉积。总体来看，大小和形状对乌梁素海中高密度微塑料迁移和沉积有更大的影响。