黄河发源于我国青藏高原巴颜喀拉山北麓，呈“几”字形流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9个省(自治区)，全长为5 464 km，是我国第二长河。黄河流域西接昆仑、北抵阴山、南倚秦岭、东临渤海，横跨东中西部，是我国重要的生态安全屏障，也是人口活动和经济发展的重要区域，在国家发展大局和社会主义现代化建设全局中具有举足轻重的战略地位^[1]。2021年10月，国务院印发了《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，为当前和今后一个时期黄河流域生态保护和高质量发展指明了方向^[2-3]。

塑料是现代人类生活的必需品，充斥着人类活动的每一个环节。根据欧洲统计局2016年公布的数据，全球塑料总产量为3.35亿t，且每年都以4%左右的速度增长^[4]。我国是世界上塑料生产量最大的国家，占全球总量的26%^[5]。由于塑料循环利用的概率很低(6%−26%)，因此每年都有大量的塑料进入自然界，包括土壤、河流、湖泊以及海洋等^[6]。值得注意的是，大多数塑料都是有机合成物，降解难度高、速度慢，且会随着生物链迁移，在不同阶段累积，对生命活动造成危害。南京大学的研究团队调查了来自中国11个省市志愿者的粪便样本，发现粪便中微塑料已经常态化，同时证实体内微塑料含量越高，发生肠道炎症的几率越高^[7]。来自荷兰阿姆斯特丹自由大学的研究团队首次在人类志愿者血液中发现了微塑料，这进一步引发了微塑料对人体健康长期影响的担忧^[8]。

相比于较为丰富的海洋微塑料污染数据，淡水环境中微塑料数据收集得还比较少，尤其是主要河流、水库的数据较为欠缺，图 1是基于中国学术期刊网络出版总库和Web of Science数据库，对近5年来我国学者在微塑料污染方面的研究统计。结果显示，相对于其他内陆河流和湖泊，黄河流域在此方面的关注度较低。但是，黄河是中华民族的母亲河，流域范围广、生活人口多，已建成的大小水库有3 100多座，是流域内1.2亿居民的饮用水来源；黄河滩区养殖是内陆水产养殖的重要组成部分，养殖品种多样，为流域内居民的营养健康提供了保障。可见，了解黄河流域的污染状况，尤其是不可降解的微塑料污染状况，对于居民身体健康和养殖水产品的质量都至关重要，对提升流域生态保护和高质量发展也具有重要意义。因此，本论文通过调研文献，综述了黄河上中下游河道沉积物和表层水的微塑料污染状况，结合流域中心城市、重点区域的微塑料污染特征，讨论人类生产活动与微塑料污染的相互关系，以期为微塑料污染的防控思路提供科学依据。

图 1 近5年国内学者针对不同区域发表的与微塑料污染相关的文章数量 Fig. 1 Number of articles on microplastics pollution in different regions published by Chinese researchers in the past five years.

图选项

河流中微塑料的调查位点一般包括河床沉积物和表层水^[9-10]。其中沉积物中微塑料的丰度常以干重计，单位以“items/kg”表示，具体方法是采用抓泥斗采集河道表层沉积物，烘干后过筛，通过肉眼及光学显微镜检查和统计。表层水中微塑料的调查方法主要有拖网法和瓶采法，单位以“items/L”表示。由于黄河河道泥沙较多，沉积物一般以河流两岸随机位点的表层土代替。

图 2对比分析了不同阶段黄河沉积物中微塑料的丰度，侧面反映出流域内微塑料污染的空间变化。具体地，黄河中下游地区河道沉积物微塑料丰度较高，超过300 itsms/kg，是上中游地区的4−7倍。河道沉积物中微塑料的丰度主要与河流流经市域的人口、经济发展水平等因素相关^[11-13]。图 3梳理了2020年黄河流域上中下游地级市的经济生产总值和服务业生产总值的数据。结果显示，中游和下游城市的经济总量占据整个黄河流域的80%左右，同样地，以物流、餐饮等塑料使用量较多的行业为代表的第三产业在中游和下游地区也较为发达，分别占据区域总量的38.27%和40.68%。综合对比微塑料污染的数据，可以得出经济越发达地区塑料使用量越多，临近黄河河道沉积物中微塑料污染越严重。但是，从图 3可以看出黄河流经的中游和下游地区经济发展水平接近，但是微塑料污染情况差别较大，这主要是由于黄河在中游段的总落差较大，约890 m，而在下游段的总落差仅为93.6 m，落差小的区域水流速度慢，微塑料等固体废弃物更容易沉积。

图 2 不同阶段黄河沉积物中微塑料丰度 Fig. 2 Abundance of microplastics in the sediments of different reaches of Yellow River (n > 3, data=x±s).

图选项

图 3 黄河流域内城市经济发展水平与微塑料污染的相关性(数据来源于https://m.huaon.com/) Fig. 3 Correlation between urban economic development level and microplastics pollution of the Yellow River basin (data from https://m.huaon.com/).

图选项

与我国长江流域相比，黄河沉积物中微塑料含量明显较低(表 1)。在之前的多个模型研究中，长江被认为是全球微塑料输海通量最高的河流，这些模型不仅涵盖了区域人口、经济、水文及农工服三产结构等因素，并且对整个长江流域微塑料污染的来源、归趋和生态效应进行了详细地分析研究。相反，黄河流域在此方面的数据严重不足，值得进一步梳理总结。

通过分析近20年来黄河流域城市群、省域和市域这3个维度的经济时空分布特征发现，山东半岛地区内部城市出现各产业聚集分布的特征，说明该地区城市群经济发展具有带动性^[17]，2016年起该趋势扩展到中原城市群，这和郑州国家中心城市地位的确立有一定关系^[18]。经济发展与塑料生产量、塑料使用量以及微塑料污染程度都有密切相关性。因此，重点分析黄河流域中原城市群段和山东半岛城市群段的微塑料污染分布情况，更具有现实意义。图 4以黄河入海口为坐标，分析了黄河表层水的微塑料污染丰度。图 4A的采样位点从黄河济南段开始，依次经过滨州、东营等地，最终延伸至黄河口三角洲湿地，长度约350 km。结果显示，各采样点的微塑料丰度变化没有明显规律，平均分布在400 items/L至800 items/L之间^[19]。分析黄河流域山东半岛段的落差发现，相比关中、晋中、中原等地区，黄河河道的垂直落差较小，没有出现类似之前文献报道的微塑料在低水位地区聚集的现象。相反，在黄河入海口，由于沙土长年累月堆积，形成了现在的黄河口三角洲湿地，黄河经由此地水流速度降低，缓慢入海。相比其他地区，黄河入海口的表层水微塑料丰度较高，最高达到930.2 items/L^[20]。

图 4 距黄河口不同距离的采样点微塑料丰度分布 Fig. 4 The profiles of microplastics abundances of sampling sites located at different distances from the estuary of Yellow River Shandong peninsula (A) and Yellow River Delta (B). A：黄河山东半岛段；B：黄河口三角洲湿地

图选项

图 4B整理了黄河口三角洲湿地周围60 km范围内的表层水中微塑料的丰度，结果显示，地表水的微塑料丰度随着距离的增加而线性下降，并且有相当高的相关系数^[20-21]。推测是因为河道的坡度变缓，且流速变慢，一些停留在沉积物中的微塑料也会逐渐上浮至表层水中。可见，黄河流域不同河段微塑料的空间分布具有不同的特征，收集整理黄河流域微塑料污染的大数据对于生态保护非常有必要。与国内外其他河流表层水污染程度相比，黄河流域水体微塑料污染处于中等偏低的水平。表 2对比了国内外知名河流的微塑料污染现状。由于样品采集方法和采集年代的差异性，数据与现阶段实际污染情况可能存在偏差。表中可以看出，与国内其他河流相比，黄河中下游水体表层水污染情况处于中等偏下水平。在国外知名河中，加拿大渥太华河道微塑料污染较少，这可能与当地人口数量少有关，其他知名河流的微塑料污染水平较黄河流域而言更高，如奥地利多瑙河微塑料丰度是黄河中下游的17−44倍，说明一定时期内经济发达国家的塑料使用量较多，也说明微塑料降解难度高。

微塑料的来源比较多，与人类生产生活密切相关，例如农田铺设的地膜、快递的泡沫包装、纤维衣物以及常用的购物袋等。由于塑料的回收率低(以地膜为例，回收率不足10%)^[31]，塑料经风吹日晒逐渐风化，并随径流进入河道，经水流冲击，逐渐形成微小碎片。由此形成的微塑料形貌与原材料有关，主要包括碎片类、发泡类、薄膜类和纤维类^[32]。综合文献数据，黄河沉积物和表层水中微塑料类型如图 5所示^{[13, 19, 21]}。

图 5 黄河沉积物和表层水中微塑料的类型 Fig. 5 Types of microplastics in the sediments or surface water of the Yellow River (n > 3, data=x±s).

图选项

可以看出，沉积物中微塑料的类型与表层水中完全不同。在沉积物中，微塑料主要以碎片类和发泡类存在(分别占比46%和35%)，而表层水中绝大多数的微塑料都是纤维状(占比89%)。上述分布特征除了与不同区域的塑料输入类型有关外，还与塑料的材质有关。不同溶解性和密度的微塑料在沉积物和表层水中积累的趋势不一样，受多种物理和生物作用的影响。例如，在黄河沉积物中发现的微塑料成分聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料的密度大于1.0 g/cm³，自然会沉积到水底^[11]；而低密度的聚丙烯、聚苯乙烯在表层水中的丰度较高。除此之外，微塑料受到雨水冲刷、碰撞等因素影响，表层凹凸不平，水体中微生物和藻类会贴附在其表面，从而增大了微塑料的下沉概率；细小的塑料也会被水生动物摄食，进而伴随其尸体沉积在河道底部^[33]。

近年来，生物可降解塑料聚乳酸、聚乙醇酸、聚羟基脂肪酸酯、聚己内酯等逐渐推广，产能不断上升，将在未来的人类活动中替代部分不可降解塑料^[34-36]。同时，一些新的降解技术，如国内外多家研究人员对生物酶进行改造，使得它可以高效地断开聚对苯二甲酸乙二酯的构成单元即对苯二甲酸与乙二醇之间的化学键，从而减少环境塑料，甚至有望降低微塑料的产生和侵害^[37-39]。

郑州是黄河沿线超大型城市，也是国家中心城市，人口密度高、经济发达，是区域微塑料产生的重要源头。2021年宋丹丹等调查了郑州市内7条主要河流沉积物中微塑料的污染状况^[40]。从表 3可以看出，郑州市域微塑料污染水平在全国所有中心城市中处于中高污染程度，与西安市、广州市、上海市、武汉市相比微塑料丰度较低，而与重庆市、天津市、北京市某些河道相比，微塑料污染严重。黄河在郑州段为地上河，此处距黄河入海口630 km，河段的平均海拔为4−6 m，因此，理论上基本无外源微塑料输入到黄河下游。但是由于郑州市域内周期性进行河道清淤，例如2016年实施了对郑东新区金水河、东风渠、十八里河等部分河段的清淤工作，2018年和2020年也分别对索须河、熊儿河等河段进行了清淤工作。部分河道淤泥被运往黄河南岸用于市政绿化，因此在一定程度上也间接导致黄河两岸表层土壤微塑料丰度增加。

山东黄河三角洲国家自然保护区是地球暖温带地区最为广阔、最完整、最年轻的湿地生态系统，是以保护新生湿地生态系统和珍稀濒危鸟类为主的湿地类型自然保护区。其微塑料污染状况将潜移默化地改变当地生境、生态系统结构和功能等，进而影响到其为人类所能提供的基础性服务。赵爽于2020年完成了对黄河三角洲湿地中微塑料的初步调查，以表层土壤的干重计，发现当地土壤中微塑料的丰度为80−4 640 items/kg，平均丰度为1 142 items/kg，颗粒大小范围为5.78 μm–3 mm，在土壤中的比重约为182 mg/kg^[21]。存在纤维、碎片、泡沫、薄膜这4种类型，分析其材质后发现，原材料为聚苯乙烯(polystyrene, PS)的微塑料偏高，占比约58.8%。近年来，由于湿地的生态功能不可逆地弱化，关于各种因素引起的湿地污染调查得到了国家和相关省市的重点支持，表 4梳理了国内主要河口、滨海口湿地微塑料的污染情况。

在沿黄河流域，水产养殖是各地的支柱产业，在黄河滩区养殖的经济鱼类有60余种，其中黄河鲤鱼为四大淡水名鱼之一，淇河鲫鱼古为贡品。然而微塑料的污染对水产品品质造成不良影响，尽管各种水产品加工标准和养殖投入品相关标准中尚未对微塑料污染进行规定，但是微塑料经过鱼类摄食后进一步在生态链中上位，最终将影响人体健康。除此之外，微塑料加剧了鱼类病害发生，使得鱼药投入量增加，亩产减少。已有文献证实，聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)微塑料抑制了黄河鲤幼鱼的正常生长，通过暴露风险评估，显示微塑料能够扰乱性腺发育相关基因的表达和组织机构的正常形成^[51]。Limonta等研究了高密度聚乙烯和聚苯乙烯微塑料对模式生物斑马鱼的影响，结果表明，在养殖水体中暴露20 d后，实验组斑马鱼的免疫系统基因表达发生变化，且与脂类代谢相关的基因表达也下调^[52]。同样，也有文献报道了微塑料会降低水产养殖品种的机体抗病力，干扰脂肪和能量的代谢过程并影响生育功能^[53-54]。

有趣的是，开放式池塘中微塑料的丰度与氮磷浓度水平呈现同步变化的趋势，即氮磷污染水平高的水域，微塑料丰度也相对较高^[55-56]。该现象在一定程度上说明污染源在自然界的排放具有相似性特征，能够为微塑料污染的防治提供思路借鉴。

调查、监测和防治微塑料污染的主要目的是避免微塑料在生物链中迁移，从而造成对人体健康的威胁。我国学者的研究报告指出成年人粪便中大多存在微塑料，说明成年人体内存在微塑料已经常态化^[7]；甚至有学者在人类血液中发现了微塑料。从科学上讲，微塑料可以通过人类循环系统到达全身的各个器官，此前已有研究证实，人类胎盘对50、80、240 nm的聚苯乙烯和聚丙烯微塑料具有渗透性，这进一步引发了微塑料对人类生存影响的担忧^[8]。

微塑料在生物链中的迁移从下而上，首先在动植物的裹挟下进入人类食物链，其次在人类消化道中积累并随循环系统到达各个器官。此外微塑料暴露的途径还有皮肤接触、呼吸道作用等。

通过综述文献分析了黄河流域河道沉积物和表层水中微塑料污染的现状，发现微塑料丰度不仅受河道海拔的影响，也与流经地区的经济发达程度尤其是使用塑料较多的第三产业的发达程度密切相关。不同微塑料的材质和化学组成决定了各自在沉积物和表层水中的丰度。微塑料体积小、难降解，可以通过多种暴露途径会对水产养殖业和人类健康造成威胁。与其他地区相比，黄河流域重点城市和入海口湿地的微塑料污染水平处于中高程度，应引起足够重视。

微塑料污染最早发现于海洋中，相对海洋较多的污染数据，内陆河流和湖泊等这些直接影响人类生活的淡水环境中微塑料污染数据较为贫乏。因此，黄河流域水体微塑料污染应引起高度重视，并在黄河流域生态保护和高质量发展战略实施过程中出台相关政策，加强对微塑料污染的防控。建议从以下几个方面开展：(1) 全面补充采集黄河流域微塑料污染数据，摸清微塑料在黄河流域土壤、大气、水体中的污染现状；(2) 加强微塑料污染溯源工作，将微塑料污染纳入各行业水体污染物排放标准中去；(3) 推广可循环利用、易回收的替代方案，如塑料包装的循环利用、农用地膜的回收利用等；(4) 支持绿色环保、减塑包装材料替代方案，加强研发推广低成本可降解塑料，助力可降解塑料产业的发展；(5) 多渠道拓展塑料降解技术，例如工程化PET解聚酶分解回收塑料的技术。