波罗的海芬兰湾东部微塑料传播过程研究

摘要

作者团队自2018年起对芬兰湾和涅瓦湾的塑料污染（大塑料与微塑料）进行监测，当时在物理数学博士 I.P. Chubarenko 的领导下，启动了波罗的海俄罗斯海域该问题的首个综合研究项目。 本文基于此前开发的高分辨率三维模型以及俄罗斯国立水文气象大学团队2022年获得的现场数据，开展了2019–2022年芬兰湾东部微塑料在真实外部强迫作用下传播的数值实验。所提出的模型通过生物地球化学污损过程和浮游动物摄取的参数化，考虑了悬浮微塑料颗粒向海底沉积物的沉降。为评估重力沉降速度对微塑料分布范围的影响，针对涅瓦河河口持续点源的四种微塑料示踪剂（具有不同的季节性沉降速度）实现并讨论了4组情景计算。研究了两个基准速度值：0.05米/天和0.1米/天。在两组实验中，全年最终速度等于基准速度；在另两组实验中，春夏季最终速度考虑生物地球化学过程计算，秋冬季节则设为零。结果表明，在秋冬季节，沉降速度为零的示踪剂传播距离最远。具有恒定沉降速度的示踪剂进入芬兰湾的程度较小，且沉降速度越高，微塑料进入海湾的程度越低。春夏季生物地球化学条件的考虑显著抑制了微塑料进入海湾。与2022年现场测量数据吻合最佳的是恒定基准沉降速度为0.05米/天的示踪剂。对研究区域微塑料分布年际变化的分析表明，决定其分布的主要外部因素是秋冬季节的冰盖和春夏季的河流径流量。