1990年至2020年間,中國長江三角洲地區的大塑料和微塑料排放量及其向海洋的輸入通量
《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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時間:2026年01月09日
來源:Marine Pollution Bulletin 4.9
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長江三角洲1990-2020年塑料污染排放及海洋輸入評估顯示,總排放量達4.21×10^10 kg,年均增長2.4%,其中宏觀塑料占97.8%而微塑料增速達11.8%。區域排放呈現江蘇省最高(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
中國南京河海大學海洋學院,210024
摘要
長江三角洲是中國沿海水域中塑料污染產生、傳輸和海洋排放的關鍵熱點區域。為了評估該地區塑料海洋輸入流的長期演變趨勢,本研究采用自下而上的排放因子方法,并結合地理信息系統(GIS)的空間分析技術。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,并將其與長江三角洲地區的綜合塑料陸海遷移概率模型相結合。研究結果顯示,該研究區域在30年內產生的累計塑料排放量為4.21×10^10千克,年均增長率為2.4%。宏觀塑料占總排放量的97.8%,而微塑料占比為2.2%,但其增長率高達11.8%。塑料排放量在各省之間存在顯著差異,并表現出城市聚集特征,江蘇省的累計排放量最高(1.57×10^10千克),浙江省的增長率最快(2.9%)。該地區的平均塑料海洋輸入概率為0.5%,呈現出“沿海高、內陸低”的梯度分布模式。浙江省東南部沿海地區的海洋輸入概率最高,為1.2%。1990年至2020年間,累計塑料海洋輸入流量達到2.13×10^8千克,其中浙江省貢獻了最大比例(46.9%)。海洋輸入流量的年均增長率為2.5%。這些結果為長江三角洲的針對性塑料污染控制和海洋環境管理提供了科學依據。
引言
塑料作為一種多功能且耐用的材料,為社會帶來了巨大益處,因此在全球范圍內得到廣泛應用。然而,每年有大量塑料最終進入海洋環境并持續積累。據預測,到2025年,塑料的累計輸入量將達到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,它們對海洋食物網和人類健康構成了長期而復雜的威脅(Wright和Kelly,2017年;Yuan等人,2023年;Li等人,2023年),使塑料污染成為21世紀最嚴重的環境挑戰之一(Lim,2021年)。
進行全面的塑料污染風險評估迫切需要量化跨時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境源匯過程的關鍵方法。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活動水平的排放系數。對于宏觀塑料排放量的評估,除了類似的基于系數的計算方法外,還常用物質流分析(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)的比例是一個關鍵因素。目前主要應用Jambeck等人提出的MPW模型以及基于人類發展指數(HDI)的模型,一些學者認為后者更適合量化發展中國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,但它們假設發展水平與廢物處理能力之間存在相對穩定的關系。在中國等快速發展的地區——尤其是在2017年廢物分類改革之后(國家發展改革委,2017年)——這一假設可能導致對近期改進情況的低估。因此,我們的估算反映了長期的結構趨勢,而非短期的政策驅動波動。同時,理解塑料從陸地到海洋的傳輸機制對于量化海洋流量至關重要。然而,現有的塑料海洋排放模型往往過于簡化了海洋輸入過程,有時僅通過海洋輸入系數來表示這些過程。少數研究嘗試使用陸地水文模型或其簡化版本(如空間概率模型)進行更復雜的量化(Meijer等人,2021年)。
長江是中國最大的河流,也是世界第三大河流,擁有廣闊的流域和發達的河流網絡,流經人口密集和經濟活動活躍的地區。對其塑料海洋流量的評估一直是國際海洋塑料污染研究的重點。然而,現有研究結果存在巨大差異:一些模型研究表明,長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);而其他研究則估計其年排放量僅為3.6×10^6千克,在全球河流中排名第18位(Meijer等人,2021年)。隨著研究的進展,基于河流實地觀測的塑料流量數據越來越多地被用來驗證各種模型方法,發現某些估算可能存在高達2-3個數量級的過高估計(Mai等人,2023年;Zhao等人,2019年;Bai等人,2018年;Cui等人,2025年)。這種2-3個數量級的估算差異反映了當前方法論的不確定性,亟需通過針對特定區域的研究進行改進。長江三角洲(YRD)地區是長江流域的核心組成部分,也是中國最重要的經濟引擎之一,其塑料排放量一直保持在較高水平。然而,對該地區塑料排放的系統性定量研究仍然不足,特別是在長期時空演變趨勢和海洋流量評估方面存在明顯的研究空白。
因此,本研究系統地收集了1990年至2020年長江三角洲地區的多源數據,包括經濟活動、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宏觀塑料和微塑料的長期排放清單。此外,本研究還結合地理信息系統(GIS)的空間分析技術,開發了一個適用于YRD地區的塑料海洋概率模型,旨在精確描述該地區塑料海洋流量的長期動態趨勢,并為區域塑料污染控制和管理提供科學依據。
研究區域
研究區域
根據中國2019年發布的《長江三角洲綜合區域發展綱要》,長江三角洲地區包括上海市、江蘇省和安徽省,總面積約為358,000平方公里(中國共產黨中央委員會和國務院,2019年)。該地區位于長江入海口處,具有高度發達的
總塑料排放量的時間演變
基于1990年至2020年的時間序列分析,長江三角洲地區的塑料排放量呈現持續上升的趨勢,但增長率逐漸放緩。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,累計增長率為102.7%,年均增長率為2.4%(圖1a)。30年的累計塑料排放量為4.21×10^10千克,其中宏觀塑料廢物(MPW)占
結論
本研究通過建立1990年至2020年期間的高分辨率宏觀塑料和微塑料排放清單,并結合基于GIS的塑料陸海遷移概率模型,系統地闡明了長江三角洲地區塑料排放和海洋流量的時空動態。主要發現如下:
(1)區域總塑料排放量達到4.21×10^10千克,呈現持續增長趨勢
作者貢獻聲明
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,監督,軟件處理。劉東翔:可視化,軟件處理。王騰:撰寫——原始草稿,監督,資源協調,調查。李寶杰:監督,資源協調,調查。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文的研究結果。
致謝
本研究得到了國家自然科學基金(項目編號:42377393和42450178)、國家重點研發計劃(項目編號:2024YFE0101000)和國家重點研發計劃(項目編號:2022YFC3105900)的支持。
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