Page 111 - 2024年第55卷第1期

性质，能以颗粒物形式漂浮、悬浮或沉积在水体，其输移、归趋等均与泥沙运动息息相关 ［２９］ ，水中的
泥沙运动会显著影响 ＭＰｓ的聚沉、再悬浮和渗透等重要迁移行为，进而改变 ＭＰｓ的入海通量和赋存
分布 ［３０ － ３１］ 。ＭＰｓ与泥沙颗粒形成异质聚集的过程及聚集体颗粒在水环境中的输移和归趋会受水体盐
度、ｐＨ值、水动力条件、潮汐等多种因素的共同影响；在各种自然、社会因素不变的情况下，形成的
聚集体颗粒由于比表面积、表面点位等发生了变化，其吸附、解吸重金属等污染物的能力也会发生变化，
较单一颗粒物总重金属吸附量增多或减少，进而对河流、河口或近海海洋生态系统产生环境效应。
２．４ 异质聚集颗粒物的环境效应理论研究框架
（１）现象探究。河口是河流汇入海洋的重要节点，汇聚了大量细颗粒泥沙和 ＭＰｓ颗粒物。异质聚
集环境效应研究的基础是通过实地采样分析和室内、室外试验等探究颗粒物的来源、含量、分布、输
移运动、吸附、聚集等现象和行为，针对不同颗粒物异质聚集（絮凝）现象，明晰驱动细颗粒泥沙与
ＭＰｓ异质聚集的条件及影响因素。
（ ２）环境效应。细颗粒泥沙与 ＭＰｓ异质聚集所造成的环境效应，是人类活动与淡水河流和近海海
洋系统交互影响中非常典型的特征之一。作为一种新污染物，ＭＰｓ的分布已十分广泛，其与细颗粒泥
沙异质聚集后，会改变各自赋存状态和悬浮在水体中的浓度，进而使其他物质的状态和浓度发生相应
改变，由此产生环境效应。虽然作为一种污染物质，细颗粒泥沙与 ＭＰｓ聚集的环境效应主要表现为负
效应，会产生很多弊端和影响，但其也有一定正效应，如异质聚集后沉积至水底，使沉积物物质组成
发生变化，会促进水生植物的生长；或其他污染物质吸附于异质聚集体而沉降，降低水体中其他污染
物浓度等。明晰异质聚集的环境效应，对后续水污染防治和水环境治理工作至关重要。
（ ３）管理体系。异质聚集环境效应研究的最终目的是实现新污染物 ＭＰｓ的科学管控，建立一套行
之有效的陆海统筹 ＭＰｓ污染防控技术体系。从 “源头 － 过程 － 末端” 实现污染物全过程控排减量。本
文根据前人已有研究方向和成果，梳理并总结形成了细颗粒泥沙与 ＭＰｓ异质聚集环境效应的理论研究
框架，如图 １所示。

３ 泥沙与 ＭＰｓ聚集的驱动和影响因素

３．１ 聚集机制及影响因素 聚集（同质聚集或异质聚集）是河口悬浮颗粒物的常见传输过程，由于河
口自然水环境中细颗粒泥沙浓度明显高于 ＭＰｓ的浓度，ＭＰｓ颗粒更容易与细颗粒泥沙形成异质聚集
体 ［１２，３２］ 。颗粒物絮凝聚集通常可用带电胶体稳定性经典理论（ＤＬＶＯ理论） ［３３］ 和 “桥接” 理论 ［３４］ 解
释。针对黏性细颗粒泥沙絮凝问题，已经取得了大量研究成果，表明泥沙特性（矿物种类，水体泥沙
浓度，泥沙粒径）、环境介质条件（水体污染物浓度，ｐＨ值，温度，盐度，电解质类型及浓度）、环境
动力条件（紊动强度，水文情势）和其他环境因素对泥沙絮凝作用有影响，影响泥沙吸附、解吸附特
性，从而影响污染物迁移转化过程 ［３５］ 。而根据 ＤＬＶＯ理论，ＭＰｓ自身理化性质（如颗粒大小、尺寸、
组分、表面涂层）和环境条件（如电解质浓度和价态、ｐＨ值、溶解有机物 ＤＯＭ、表面活性剂等）都可
以影响、调节 ＭＰｓ的聚集过程 ［３６］ ，而其他非 ＤＬＶＯ过程，包括水合作用、空间位阻、聚合物 “桥接
作用” 和磁性作用等也会影响 ＭＰｓ的稳定性 ［３７］ 。
３．２ 泥沙与 ＭＰｓ聚集驱动和影响因素 关于泥沙与 ＭＰｓ的相互作用过程及影响因素，近年来也有一
些研究成果，证实在上覆水体中，ＭＰｓ与悬浮泥沙之间的相互作用受水环境介质条件和水动力及其他
自然条件如风力和人类活动、ＭＰｓ?泥沙自身理化性质的影响；与悬浮泥沙的异质聚集作用，影响 ＭＰＳ
颗粒的沉降行为 ［３８］ 。
３．２．１ 颗粒物理化性质 Ｂｅｓｓｅｌｉｎｇ等 ［３８］ 采用精细时空分辨率水文模型，考虑了对流运输、同质和异
质聚集、沉降－ 再悬浮、聚合物降解、生物膜存在和掩埋，对纳米到毫米大小的球形 ＭＰｓ颗粒的归趋
和迁移过程进行了情景建模研究，结果表明 ＭＰｓ与泥沙颗粒会形成异质聚集体，颗粒大小对 ＭＰｓ的
归趋和保留以及沿河沉积物中堆积热点的位置具有显著影响。该研究还指出，较小的纳米级颗粒以及
较大的微米级或毫米级 ＭＰｓ颗粒被优先保留，而中等大小的 ＭＰｓ则会随水流运动进入海洋；这表明

６
— １ ０ —