李燕盧楠

(1.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710021；2.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075;3.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710021；4.陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075)

微塑料、抗生素、全氟化合物和環(huán)境內(nèi)分泌物等為國(guó)際關(guān)注的主要新污染物。其中，微塑料是指粒徑小于5mm的塑料纖維、碎片、顆粒等廣泛存在于環(huán)境中的小顆粒塑料，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、可塑性強(qiáng)，是環(huán)境污染治理不可忽視的污染物[1]。目前，生產(chǎn)生活中使用大量的塑料及其制品，但回收率相對(duì)低，進(jìn)入環(huán)境中的塑料通過(guò)物理、化學(xué)、生物以及生化作用不斷破碎、降解，從而污染水土環(huán)境質(zhì)量、植被生長(zhǎng)和微生物繁殖等，并通過(guò)大氣和食物鏈最終影響人體健康[2]。當(dāng)前微塑料環(huán)境行為研究多關(guān)注水體環(huán)境，土壤環(huán)境中微塑料研究相對(duì)較少，但塑料的產(chǎn)生和排放大多在陸地進(jìn)行，因此各界需關(guān)注土壤微塑料污染問(wèn)題[3]。本文在微塑料有關(guān)最新研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了微塑料在土壤環(huán)境中的豐度與分布、來(lái)源與途徑以及較常用的提取分離與鑒定表征技術(shù)方法，并對(duì)未來(lái)研究進(jìn)行了展望，并從塑料廢棄廢物管理的角度提出農(nóng)田中微塑料污染防治策略。

1 土壤中微塑料豐度及來(lái)源

1.1 土壤中微塑料的豐度

土壤類型、質(zhì)地和利用的多樣性使其環(huán)境性質(zhì)復(fù)雜多樣，相對(duì)于湖庫(kù)、河流、海灣海洋等水體，有關(guān)土壤環(huán)境中微塑料研究明顯較少。我國(guó)東部海岸帶土壤中微塑料豐度為1.3～14712.5ind·kg-1，其中60%以上的微塑料粒徑<1mm；杭州灣農(nóng)田土壤微塑料豐度為262.7～571.2ind·kg-1(未覆膜-覆膜)；黃河三角洲地區(qū)濕地土壤中微塑料豐度為80～4640ind·kg-1[4]。上海典型的農(nóng)田微塑料平均豐度為16.1±3.5ind·kg-1，顯著低于大棚土壤表層(0～3cm)土壤微塑料豐度78.0±12.9ind·kg-1，同樣也高于養(yǎng)魚的稻田土壤微塑料豐度4.5±1.2ind·kg-1，而粒徑>1mm的占比最大。滇池流域受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響，農(nóng)田土壤中微塑料豐度為7100～42960ind·kg-1，粒徑<1mm的微塑料占比高達(dá)95%[5]。而我國(guó)西北地區(qū)耕地土壤中微塑料豐度為40±126～320±329ind·kg-1，其中陜西多地農(nóng)田土壤中微塑料豐度為1430～3410ind·kg-1[6]。

目前，土壤尤其是耕地微塑料調(diào)查數(shù)據(jù)相對(duì)較少，不同地區(qū)、不同土地利用及社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平土壤中微塑料的豐度差異巨大。現(xiàn)有研究表明，土壤的理化性質(zhì)、使用經(jīng)歷和時(shí)間等因素影響微塑料的豐度差異，且環(huán)境中小粒徑(<1mm)的微塑料的分布及潛在風(fēng)險(xiǎn)尚待深入研究。土壤中的微塑料豐度隨著粒徑減小而增多，且空間差異大，微塑料的豐度隨著土壤深度的增加而降低。

1.2 土壤中微塑料的來(lái)源

化肥農(nóng)膜施用、污水排放、大氣沉降以及固廢填埋場(chǎng)滲濾液外溢等通過(guò)人投用、徑流、降水、風(fēng)力等途徑匯集到土壤環(huán)境中，見(jiàn)表1。其中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是土壤中微塑料最主要的來(lái)源之一，研究表明，農(nóng)用地膜的高施用量和低回收率使得大量薄膜殘留在土壤環(huán)境中，并在一系列自然和人為活動(dòng)作用下分裂成微/納米塑料，并影響土壤質(zhì)量和農(nóng)作物生長(zhǎng)；農(nóng)業(yè)塑料制品遺撒、污泥農(nóng)業(yè)可利用、有機(jī)肥使用等在土壤中微塑料的累積也不可忽視[7]。

表1 土壤中微塑料的主要來(lái)源及特征

2 土壤環(huán)境中微塑料提取與鑒定

2.1 土壤微塑料提取

土壤中微塑料樣品采集除卻大粒徑干擾物質(zhì)后，需對(duì)土樣進(jìn)一步處理以盡可能地提取土壤環(huán)境中的微塑料，具體因微塑料理化性質(zhì)、類型和尺寸與試驗(yàn)條件和分離提取目的選擇適宜的方法進(jìn)行，見(jiàn)表2。其中，過(guò)濾-篩分、密度分離和經(jīng)典提取等物理提取法主要依據(jù)微塑料的形狀、粒徑、密度、疏水親油性等特點(diǎn)將其從混合物中分離，不破壞微塑料本身特性，但存在無(wú)法有效分離類似天然有機(jī)物等不足[8]。相應(yīng)的，化學(xué)法提取微量和小粒徑微塑料效果較物理法更有效。

表2 土壤中微塑料提取方法及特性

2.2 微塑料鑒定

微塑料從土壤環(huán)境中分離后，通過(guò)目視、化學(xué)、光譜等方法進(jìn)一步鑒定和量化其含量。目前，定量鑒定和表征分析微塑料的技術(shù)方法主要有目視法、光譜法和熱分析法等，見(jiàn)表3。

表3 微塑料鑒定方法及特性

3 土壤微塑料研究展望

塑料制品已是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活等不可或缺的材料(產(chǎn)品)之一，相應(yīng)的微塑料進(jìn)入環(huán)境造成的土壤污染問(wèn)題已然成為全球性環(huán)境問(wèn)題。做好塑料生產(chǎn)使用處置全程監(jiān)管和宣貫工作，加強(qiáng)微塑料污染防控技術(shù)、方法和裝備研發(fā)，健全居民生活垃圾收集處置體制等是今后微塑料研究亟待解決的問(wèn)題。

進(jìn)一步統(tǒng)一化、規(guī)范化微塑料研究的采樣、提取分離、鑒定和表征方法，提高不同部門、不同領(lǐng)域的研究成果之間的可對(duì)比性和參考性。

加強(qiáng)不同地區(qū)、國(guó)家之間的交流與合作，促進(jìn)國(guó)際微塑料污染現(xiàn)狀、研究方向及方式方法的交流，發(fā)揮不同學(xué)科、不同團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)，協(xié)調(diào)制定通用有效的制度體制，建立微塑料污染防控共同體。

微塑料與傳統(tǒng)污染物將長(zhǎng)期共存，深入開展微塑料的環(huán)境行為及對(duì)生命體生長(zhǎng)發(fā)育毒性研究，探索對(duì)人居環(huán)境及人體健康的影響機(jī)理及安全閾值。

加強(qiáng)可生物降解的環(huán)境友好型塑料研發(fā)和推廣應(yīng)用，提高塑料替代品性能及其社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境效益。