由波兰华沙大学（University of Warsaw）生物与化学研究中心领衔，联合拉脱维亚水生生态研究所、拉脱维亚“BIOR”食品与动物卫生研究所、立陶宛希奥利艾工商会及波兰大马祖里湖保护基金会等机构组成的研究团队，借助丹麦 KC-Denmark 公司的 Kajak 柱状采泥器（Kajak Sediment Corer，型号 13.030），在波罗的海地区波兰、立陶宛、拉脱维亚三国的十座湖泊中，首次以完全统一的方法学同时刻画水柱与沉积物的微塑料污染格局，证认“湖岸城市化”是水柱微塑料丰度的唯一显著驱动因子（可解释约 73.7% 的方差），而国别、营养盐、季节、点源距离均无一致效应。相关成果于 2025 年 11 月发表于《环境科学与污染研究》《Environmental Science and Pollution Research》。
研究背景
微塑料（microplastics, MPs，指粒径 < 5 mm 的塑料颗粒）已在水体、沉积物乃至人体内被广泛检出，其危害程度取决于粒径、聚合物类型、密度等理化属性。然而，微塑料研究长期被“方法学不统一”所困：采样工具（钢桶、泵、Manta 网）、网目尺寸、消解流程、检测技术各不相同，术语与报告单位也差异巨大，导致已报道的浓度常常相差几个数量级——这更可能是方法差异而非真实环境差异。在缺乏可比性的数据上讨论“哪国污染更重”“哪个因子最重要”，几乎无法得出可靠结论。湖泊换水慢、又常紧邻城镇，既是内陆污染的首要滞留地，也是理解微塑料向下游与海洋输运的关键节点，因此尤其需要一套可跨国复制的采样方案。要拿到跨湖、跨国可比的沉积物数据，采泥器必须在浅水、小艇上稳定作业，且每根柱样的取样面积与表层结构完全一致——这正是 Kajak 采泥器的立足点。
研究过程
研究在波兰、立陶宛、拉脱维亚共 10 座湖泊开展，包括旅游强度高的湖泊与几乎无旅游活动的对照湖。每个湖泊按空间分层设置 3 个带位：最深中央盆地（湖沼学意义上的主要沉积累积区）、代表性湖岸带、以及紧邻潜在点源（酒店码头、游艇码头、排水口）的站位，该设计在所有湖泊中严格统一。水样用 Manta 网（网目 300 µm）船尾拖曳 20 min，每网过滤水量 0.74–36.3 m³（均值 14.61 m³），用机械流量计记录。沉积物则用安装在皮划艇上的 Kajak 沉积物采样器（KC Denmark, model 13.030）配亚克力取样管（内径 52 mm）从上述各带位采集柱样，统一取每根柱样顶部 5 cm。取样在 2023 年 5 月、8 月、10 月（对应旅游季前、中、后）进行。所有样品由同一团队按统一流程处理：氧化、表面活性剂、酶解（纤维素酶、黏酶、碱性蛋白酶）与多钨酸钠密度分离（1.75 g cm⁻³），过 200 µm 不锈钢筛后收集于 1.2 µm 玻璃纤维滤膜；≥ 300 µm 颗粒在体视显微镜下按形状、颜色、粒径分类，并用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）鉴定聚合物。质控环节设置了现场与实验室空白，以及加标 100 颗 100 µm 红色聚苯乙烯微球的正对照，沉积物回收率 84%–94%、水样 90%–95%。数据分析采用冗余分析（RDA）逐步前向选择，并配合广义可加模型（GAM）与广义线性模型（GLM）。
实验结果
- 浓度跨越一个数量级：水柱微塑料为 0.67（Germantas 湖）至 7.68 particles L⁻¹（Mastis 湖）；沉积物为 0.09（Łabap 湖）至 3.90 particles kg⁻¹ dw（Mastis 湖）。按国家合并后，湖泊之间与国家之间均无统计学差异（图 2）。
- 聚合物与形态高度一致：水面以聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为主，其次为 PE-丙烯酸与聚苯乙烯（PS）；沉积物中 PS、聚氯乙烯（PVC）和三元乙丙橡胶（PEP diene）占比相对升高。粒径以 < 1 mm 和 1–5 mm 为主；形状以纤维为主、碎片次之；颜色以黑、蓝、白最普遍，灰色在沉积物中更多、红色在水面更多（图 3–6）。
- 湖岸城市化是唯一显著预测因子：在所有环境与人为变量中，仅湖岸城市化指数（shoreline urbanization index, SUI，即人工改造岸线长度占岸线总长的百分比）对水柱微塑料丰度有显著预测力（RDA：F = 10.876，p = 0.02），呈非线性关系（GAM：F = 12.94，p = 0.0087），可解释 73.7% 的方差（调整 R² = 0.737）；加入“国家”后模型未改善（p > 0.05）。
- 营养盐、季节、点源均无一致效应：微塑料丰度与 Cl⁻、总氮、总磷、点源距离、湖泊类型、季节均无显著关联；季节只改变组成——春季纤维少于夏季（置换检验 p = 0.0241），春季泡沫多于秋季（p < 0.001）。
研究结论
第一，一旦消除方法学噪声，跨国湖泊微塑料的“地域差异”基本消失，此前报道的区域分异很可能源于采样方法而非真实环境梯度。第二，湖岸城市化程度是内陆水体微塑料污染首要的、可量化的控制因子，其解释力远高于营养状态与点源分布。第三，季节影响的是微塑料的形态与类型组成，而非总丰度。研究还指出，同一座 Jagodne 湖本次测得的浓度是既往研究的 5.8 倍，差异同样来自采样方法（6 × 5 L 采水 vs Manta 拖网）。
值得强调的是，本研究沉积端的全部可比性都压在“同一台采泥器、同一根取样管、同一种操作”上。KC-Denmark Kajak 柱状采泥器（13.030）的定位正是浅水与野外场景：它可在船上、浅水区甚至冰面操作，本次即安装在皮划艇上完成湖区三带位作业；配套亚克力取样管（本研究所用内径 52 mm）透明可视，便于现场判断柱样界面与分层，且取样管可整根更换、单独清洗，从根源上避免湖与湖之间的交叉污染；由于取样管截面积恒定，每根柱样都对应相同的沉积面积，“每单位面积颗粒数”这一指标才真正可比。对于需要在数十个点位、多个国家、多个季节之间反复取样的微塑料监测项目而言，采样器的轻便、耐用与可替换，直接决定了数据能否被相信。
图1. 丹麦KC-Denmark公司Kajak柱状采泥器
图2. 十座研究湖泊的分布图。红色圆点为受旅游/人为影响湖（Łabap、Jagodne、Mastis、Lukstas、Ludza、Stāmeriena），蓝色圆点为对照湖（Krzywa Kuta、Germantas、Pintelis、Galgauska）；底图为波罗的海沿岸波兰、立陶宛、拉脱维亚三国边界，左下角比例尺 0–240 km。
图3. 水样（上排 A、B）与沉积物（下排 C、D）微塑料浓度箱线图。A、C 按湖泊给出（横轴为湖名，星号 * 为对照湖），纵轴分别为 particles L⁻¹ 与 particles g⁻¹ dw；B、D 按国家合并（Latvia、Lithuania、Poland）。可见 Mastis 湖中位数与离散度最高，但湖泊间与国家间差异均不显著。
图4. 微塑料聚合物类型占比堆叠条形图（横轴为百分比 %）。左栏为水样（All lakes 及逐湖、按国家分组），右栏为沉积物（全部湖泊合计）；图例自上而下为聚乙烯基、PP、PS、聚氨酯基、PVC、PEP diene、PET 及其他塑料。水样以 PE、PP 为主，沉积物中 PS、PVC、PEP diene 占比升高。
图5. 微塑料粒径组成占比（横轴 %）。左栏水样、右栏沉积物；颜色对应 < 1 mm、1–5 mm、5–20 mm、> 20 mm 四个粒径级。两个介质均以 < 1 mm 与 1–5 mm 为主，> 20 mm 仅零星出现。
图6. 微塑料形状组成占比（横轴 %）。左栏水样、右栏沉积物；颜色对应纤维、细纤维、碎片、薄膜、泡沫、颗粒、小球。水样与沉积物均以纤维占绝对优势，碎片次之，Mastis 湖与对照湖 Krzywa Kuta 的碎片比例明显偏高。
图7. 微塑料颜色组成占比（横轴 %）。左栏水样、右栏沉积物；颜色对应黑、蓝、红、白、灰、透明、绿、黄、粉、多色、橙、紫、棕。黑、蓝、白在两类介质中均最普遍；灰色在沉积物中比例更高，红色在水样中更常见。
参考文献
Babkiewicz E., Vecmane E., Fuk M., Jurgielewicz M., Koniuk A., Kurek E., Maszczyk P., Michalska-Kacymirow M., Jonuskiene D., Norvaišienė J., Burdukovska V., Dimante-Deimantovica I., Tunēns J., Pol W., Bulska E. Microplastics in the Baltic Sea region lakes—standardized insights reveal urban shoreline as key driver. Environmental Science and Pollution Research, 32(47): 27052–27067, 2025. https://doi.org/10.1007/s11356-025-37103-x
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