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    微塑料:一場不知不覺的污染

    儀器信息網 2019/07/04 17:10:18 點擊 198 次
    賽多利斯
    [導讀] 先前對微塑料的研究較多集中于水體環境。從馬里亞納海溝到南極圈冰凍層,都已發現微塑料的存在。在中國,一些較為偏遠的水體如西藏、青海等地的湖泊,也已檢測到不同濃度的微塑料。

      人類和塑料的關系可能比你想象得還要“親密”。除了生活中接觸到的各種塑料制品,塑料還會降解成直徑從0.1到5000微米不等的塑料微粒。這些微粒在陸地上隨處可見,也被發現存在于河流、海洋甚至北極。

      本世紀初,人們首次在海洋中發現微塑料的存在,至今已有不少研究聚焦于這些小小顆粒的降解和遷移過程。

      如今人們發現,它們不僅會走水路,還會“借東風”。

      《自然—地球科學》本月發表了一項研究,法國國家科學研究中心的研究團隊跑到人跡罕至的偏遠山地,收集大氣中的沉積物樣本,發現其中含有大量塑料微粒。模擬實驗表明,這些塑料微粒通過大氣旅行,最初動身之地距離落腳處可達100公里。

      微塑料的前世今生

      粒徑5毫米以下的塑料顆粒被稱為微塑料,通常以碎片、纖維等形式存在。

      中國科學院水生生物研究所助理研究員熊雄告訴《中國科學報》,微塑料的來源主要分為兩種。一種是生產時體積就很小的原生微塑料,常見于帶有磨砂成分的個人護理品,在人類使用過程中進入水體。另一種是原本體積較大的塑料,經過光照、氧化、機械磨損等作用,逐步降解為微塑料。

      在此過程中,有些微塑料可進一步降解至微米甚至納米級別,因而有更高風險進入到細胞或生物體內,甚至對整個食物鏈產生影響。

      先前對微塑料的研究較多集中于水體環境。從馬里亞納海溝到南極圈冰凍層,都已發現微塑料的存在。在中國,一些較為偏遠的水體如西藏、青海等地的湖泊,也已檢測到不同濃度的微塑料。

      有研究指出,河流是海洋中微塑料的重要輸送來源。熊雄等人調查長江中下游水體的微塑料污染情況后發現,內陸水體不僅是微塑料從陸地到海洋的傳輸渠道,其本身也聚集了數量可觀的微塑料。

      研究結果顯示,長江中下游的微塑料濃度均值約為每平方千米50萬個微塑料顆粒。這一結果在采用相似方法的河流中處于中等偏高水平。

      熊雄告訴《中國科學報》,繼這一研究后,其課題組仍在繼續進行內陸淡水水體的調查。

      在課題組近期發表的一項研究中,他們對一年四季湖水中微塑料的表面生物膜生長情況進行了調查,發現微塑料在水體內的沉降不僅受生物膜生長影響,也受水中懸浮顆粒物影響。

      雖然沒有確鑿證據可以追溯這些微塑料從何而來,“但可以推測人們日常生活生產中使用的塑料制品是微塑料污染的主要來源”。熊雄表示。

      乘風而來

      如果說前述研究探討的是微塑料如何在水體中停留和沉積,那么接下來的研究則發現,一旦微塑料體積足夠小,它們的旅程就可以走得足夠遠。這意味著除了潛入水底,微塑料占據的領土達到了前所未有的廣度。

      之前有科學家曾對城市周邊的大氣微塑料含量進行研究,確認了大氣沉降是表層土壤微塑料污染的源頭之一,但當時并沒有觀點認為微塑料會遷移到非常遠的地方。

      《自然—地球科學》此次發表的文章指出,微塑料可能會通過大氣“長途旅行”。

      為了搞清微塑料可以走多遠,Deonie Allen等研究人員在法國西南部的比利牛斯山脈進行了長達5個月的追蹤研究。離他們選取的研究點最近的城市在近百公里外。

      科學家從灰塵、雨水和雪中提取沉積物,對從中獲得的微塑料類型和大小進行區分,并計算了相應的個數和含量。科學家發現,單位平方米中存在不同比例、不同形態的微塑料,如碎片、薄膜和纖維。測量區域的微塑料日沉積率約為365個顆粒/平方米。

      建立大氣模型進行模擬后,科學家推測這些微塑料在到達偏遠山區之前,最可能產生于周邊的城市。塑料微粒在大氣中游蕩,最終降落在幾十公里外的山區土壤中。

      文章指出,微塑料的體積和重量足夠小后便能在大氣中漂浮。這也意味著,它們不可能被絕對清理干凈。因此Allen等人建議,目前唯一可行的辦法就是從源頭控制塑料的使用。

      “目前對于微塑料在大氣中遷移和沉降的研究很少,特別是在人跡罕至的偏遠地區。這項研究會為同領域的研究者帶來更多啟發。不同區域微塑料在大氣中的污染狀況及其影響因素、微塑料在大氣中的遷移規律及機理、大氣中微塑料對人體的健康風險,都是值得繼續探討的問題。”北京市農林科學院副研究員徐笠這樣評價道。

      “隨大氣遷移并沉降到地表是土壤中微塑料的一種來源途徑。在一些自然保護區或未開發利用地區,這可能是主要途徑。”浙江農林大學環境與資源學院教授章海波告訴《中國科學報》,“但在農田土壤中,微塑料的主要來源還是有機肥、污泥農用、灌溉等。”

      研究瓶頸

      從難以察覺的細小微粒到海洋中體量龐大的“怪物”,人們研究塑料垃圾造成的污染由來已久,相對應的研究手段也各不相同。

      熊雄等人在長江中下游進行調查時,將333微米孔徑的拖網放置在水體中拖曳,進行樣品收集。

      英國海洋生物協會近日發表的一項針對塑料垃圾數量的調查,也采用在水體中拖曳的方式,利用一種名為浮游生物連續記錄儀的采集器,拖曳距離累計超過1200萬公里。

      徐笠告訴《中國科學報》,采集水體樣本后,在實驗室中往往還需要經過一系列處理。過濾就是一種常見手段。研究者根據微塑料的體積大小選擇有適合孔隙的過濾膜。硝酸纖維、醋酸纖維、尼龍等是常見的濾膜材質。

      徐笠指出,“膜的選擇應根據具體實驗要求,其孔隙大小和材質是需要重點考慮的問題。樣品過濾后,通常含有有機質、藻類等各種干擾雜質,這些干擾因素可以用雙氧水等進行消解,再用消解液過濾一遍,留在濾膜上的就是微塑料了。”

      如果想測定土壤中的微塑料,在過濾之前還要經歷一道浮選的過程。浮選的溶液有氯化鈉、碘化鈉、氯化鋅等。利用不同浮選液密度,可將不同類型的微塑料從土壤中浮選出來。

      “這也是為什么調查土壤中的微塑料更為困難,因為微塑料沉積在土壤中,較難浮選出來。目前通用的解決辦法是多次浮選,增加微塑料的回收率。”徐笠說。

      這之后,研究者會在顯微鏡下觀察樣品大小、形狀、顏色等特征,并用紅外光譜或拉曼光譜對所選樣本的具體種類進行鑒定。

      章海波表示,受技術條件影響,目前研究主要還是以野外調查與室內模擬相結合,標記示蹤也是一種方法。“但技術上目前對土壤中微塑料的分離分析方法還不夠完善,受土壤復雜介質的影響較大。”

      “目前微塑料相關研究還沒有一個統一的標準方法,未來還應制定統一的采樣和樣品處理方法,讓微塑料研究更規范、環境濃度數據可比性更強。”熊雄表示。

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    [來源:中國科學報]
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