土壤微塑料污染及其分析方法

張宇愷，樊 麗，謝 帆，周明遠(yuǎn)，關(guān) 杰，高桂蘭

(上海第二工業(yè)大學(xué)，環(huán)境與材料工程學(xué)院，上海 201209)

引 言

微塑料是指環(huán)境中粒徑小于5 mm的高聚物微粒，有碎片、纖維、球型、薄膜等不同形態(tài)。環(huán)境中微塑料污染問題正受到全世界的關(guān)注，迄今海洋受微塑料污染的情況最為嚴(yán)重。海洋中的微塑料會(huì)在風(fēng)力、洋流等外力作用下發(fā)生遷移[1]，并對(duì)海洋環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)及能量流動(dòng)產(chǎn)生影響。

目前，國內(nèi)外對(duì)微塑料的研究重點(diǎn)在于其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，而土壤環(huán)境中微塑料的相關(guān)研究較少。然而，在工業(yè)生產(chǎn)、垃圾填埋及農(nóng)用地膜等人類活動(dòng)的影響下，進(jìn)入陸地生態(tài)系統(tǒng)的微塑料數(shù)量越來越多[2]，并對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。Gautam[4]對(duì)澳洲某工業(yè)區(qū)的調(diào)查表明，土壤中微塑料的含量達(dá)到0.03%～6.7%。挪威的一項(xiàng)研究[5]估計(jì)，在歐洲和北美，每年有11～73萬t微塑料進(jìn)入農(nóng)業(yè)用土，約50%含微塑料的污水、污泥被用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，遠(yuǎn)高于排入陸地水環(huán)境中的微塑料含量。Rillig[2]指出，微塑料進(jìn)入土壤后，經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)作用后可能會(huì)影響土壤的性質(zhì)、功能及結(jié)構(gòu)。Ng[6]的研究表明，微塑料對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的運(yùn)輸和生物多樣性均有不良影響。Beckingham[7]發(fā)現(xiàn)，微塑料可作為環(huán)境污染物的載體，具備吸附和轉(zhuǎn)移有機(jī)污染物(如多環(huán)芳烴(PAHs)、殺蟲劑和除草劑)的能力，并可經(jīng)土壤動(dòng)物和微生物的攝食在土壤食物鏈中積累。因此，微塑料污染對(duì)陸地生態(tài)環(huán)境健康有重要影響[8]。

本文綜述了土壤中微塑料污染的來源、微塑料對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及土壤中微塑料的分析檢測(cè)方法，并根據(jù)土壤中微塑料的特征及其生態(tài)效應(yīng)提出相應(yīng)的污染防治措施，為土壤微塑料污染的研究及其治理提供依據(jù)。

1 土壤微塑料污染

1.1 土壤微塑料污染的來源

1.1.1 塑料包裝廢棄物

塑料制品在人們的日常生活中非常常見，從1977年聚乙烯被用于食品包裝袋開始，塑料在包裝中的應(yīng)用就得到了迅速發(fā)展，由此而來的塑料污染問題也愈發(fā)嚴(yán)重[9]。根據(jù)2020年最新研究結(jié)果表明[10]，在過去的40年里，約29%的塑料垃圾被回收再制成了再生材料，12%(8千萬t)被焚燒處置、42%(2.84億t)被填埋處置，剩下的17%(1.15億t)未被適當(dāng)處置而隨意丟棄，塑料的年消耗量從1978年的100萬t/a劇增至2017年的6.3千萬t/a。數(shù)據(jù)顯示[11]，每年超過900億個(gè)脆弱的包裝袋最終成為不可回收的廢物。據(jù)中國國家郵政局統(tǒng)計(jì)[12]，2016年中國總共消耗了包裝塑料袋68億個(gè)、包裝箱37多億個(gè)、封套包裝膠帶將近34億個(gè)，塑料污染問題尤為嚴(yán)重。塑料包裝耐用性不強(qiáng)、使用率低，且廢物管理不完善，導(dǎo)致塑料碎片在環(huán)境中大量積累。此外，塑料在分解過程中會(huì)釋放出其中的添加劑和有害成分，這些物質(zhì)在環(huán)境中不易發(fā)生降解而長期存在于土壤和水體中。Geyer等[13]估計(jì)，截至2015年已有約6.3億t塑料垃圾產(chǎn)生，其中約1.2億t將轉(zhuǎn)移到土壤中，至2050年填埋于陸地環(huán)境中的微塑料預(yù)估會(huì)超過3億t，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成重大影響。

1.1.2 農(nóng)用塑料地膜

聚乙烯(PE)在上世紀(jì)30年代開始被廣泛用作農(nóng)業(yè)中的塑料覆蓋物，由于薄膜的覆蓋隔離了外部空氣和水的交換，所以它提高了土壤溫度和濕度，并且一定程度上增加了土壤生物活性，增加了作物的產(chǎn)量[14]。然而，當(dāng)塑料覆蓋于土壤表層的過程中，其會(huì)經(jīng)歷物理破碎、化學(xué)氧化和生物降解等過程，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成微塑料[15]。國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示，2015年我國農(nóng)用塑料地膜使用量超過了145萬t，而世界范圍地膜使用總量只有160萬t。地膜覆蓋面積近幾十年也增加了數(shù)十倍，且因地膜易老化、破碎嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致農(nóng)田地膜回收率不足60%，成為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中次生微塑料主要的來源之一[16]，土壤殘留的塑料地膜達(dá)到了近10%的土壤總面積[17]。因而農(nóng)用塑料地膜的使用是土壤中微塑料的主要來源之一。

1.1.3 大氣沉降

大氣中的微塑料可通過沉降進(jìn)入土壤環(huán)境。周倩教授等[18]對(duì)我國煙臺(tái)市大氣環(huán)境中微塑料的類型、豐度、組成、沉降通量和一年四季動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明研究地區(qū)大氣微塑料沉降通量可達(dá)1.46×105個(gè)/ (m2·a)，其中纖維類微塑料的含量最高，其沉降通量達(dá)到1.38×105個(gè)/( m2·a)。Dris[19]對(duì)法國巴黎室內(nèi)空氣及大氣中的微塑料進(jìn)行了調(diào)查，研究結(jié)果顯示微塑料的類型以纖維類最多。

1.2 微塑料對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響

微塑料進(jìn)入土壤后在風(fēng)化作用、氧化還原以及生物降解的影響下會(huì)發(fā)生物理化學(xué)變化，如表面積增大、疏水性增強(qiáng)。土壤的微塑料污染一方面會(huì)影響土壤的結(jié)構(gòu)及其物化性質(zhì)，如改變土壤對(duì)微生物、重金屬以及有機(jī)污染物的吸附[20]，也可作為污染物的有效載體固定在土壤環(huán)境中；另一方面，微塑料會(huì)影響土壤生態(tài)系統(tǒng)，其會(huì)被蚯蚓等生物攝入而在土壤生物鏈中累積，從而影響各營養(yǎng)級(jí)土壤生物[21]。由于土壤生態(tài)環(huán)境十分復(fù)雜，微塑料對(duì)土壤物理化學(xué)性質(zhì)及生態(tài)系統(tǒng)影響的研究剛剛起步，關(guān)于微塑料在土壤食物鏈中傳遞的認(rèn)識(shí)仍然較少。

1.2.1 微塑料對(duì)持久性有機(jī)污染物的吸附

微塑料可以作為環(huán)境污染物的載體，其具有吸附和轉(zhuǎn)移持久性有機(jī)污染物(如多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、殺蟲劑和除草劑)的能力，從而影響陸地生態(tài)系統(tǒng)健康[22]。Seidensticker等[23]在3種不同的pH值下對(duì)兩種塑料和19種不同污染物進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)微塑料對(duì)疏水性化合物的吸附性強(qiáng)于中性物質(zhì)。Huffer等通過研究微塑料與脂肪族物質(zhì)的吸附行為發(fā)現(xiàn)疏水性是影響微塑料吸附能力的主要因素[24]。Teuten等[25]研究發(fā)現(xiàn)，土壤中微塑料上存在的有機(jī)污染物濃度要遠(yuǎn)高于周圍土壤環(huán)境，即微塑料可能是疏水性污染物轉(zhuǎn)移的一種重要中間體，而疏水性有機(jī)化合物會(huì)引起更嚴(yán)峻的二次污染。微塑料進(jìn)入土壤后經(jīng)過風(fēng)化作用下老化破碎，比表面積增大，同樣對(duì)有機(jī)污染物的吸附有重要的影響。Wang[26]等將風(fēng)化后粒徑小于1mm的微塑料當(dāng)作吸附劑對(duì)土霉素進(jìn)行吸附，研究發(fā)現(xiàn)老化后的微塑料對(duì)土霉素的吸附能力要強(qiáng)于新鮮的微塑料。并且，pH、溫度、與含水率都是影響微塑料吸附的重要因素[27]。

1.2.2 微塑料對(duì)重金屬的吸附

重金屬進(jìn)入土壤后，不能被土壤微生物分解，數(shù)量也不會(huì)隨時(shí)間推移而減少，只能在環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)化[28]。重金屬與微塑料在土壤環(huán)境中會(huì)發(fā)生地球化學(xué)過程[29]，兩者的吸附機(jī)理包括：重金屬陽離子的直接吸附作用、金屬離子與塑料表面的帶電區(qū)或中性區(qū)域發(fā)生絡(luò)合作用、并與鐵錳氧化物進(jìn)行吸附作用。Ashton等發(fā)現(xiàn)重金屬離子能通過靜電作用與絡(luò)合作用與微塑料表面的帶電點(diǎn)位進(jìn)行吸附[30]。不同金屬在微塑料上的吸附率會(huì)有差異[31]。Massos和Turner[32]的研究表明，微塑料對(duì)Cd和Pb的吸附率分別為6.9%和7.5%。

一些環(huán)境因素也會(huì)影響塑料對(duì)重金屬的吸附。Holmes[33]發(fā)現(xiàn)塑料對(duì)Ag、Cd、Ni、Pb和Zn的吸附量會(huì)隨著pH的增加而增加，并且由于風(fēng)化作用導(dǎo)致塑料老化，增加了塑料的極性。因此老化的塑料顆粒比新鮮的塑料顆粒有更高的吸附量。Rochman[34]報(bào)道稱雖然不同類型微塑料吸附有機(jī)污染物濃度有很大差異，但不同類型塑料對(duì)金屬離子的吸附濃度大致相同，因?yàn)樯锬?huì)對(duì)塑料對(duì)重金屬的積累有調(diào)節(jié)作用。

1.2.3 微塑料對(duì)土壤動(dòng)物的影響

目前，微塑料對(duì)土壤動(dòng)物影響方面的研究較少，其研究對(duì)象主要有蚯蚓等濾食性生物。微塑料會(huì)影響土壤動(dòng)物的生存、繁殖與多樣性。微塑料被動(dòng)物攝入體內(nèi)后，可以阻止食物通過腸道，而由于食入的微塑料替代了食物，也會(huì)引起生物的能量供應(yīng)不足，影響其成長、存活和造成腸道損傷，微塑料分解時(shí)釋放的有毒物質(zhì)及其吸附的污染物會(huì)對(duì)生物個(gè)體及物種繁殖產(chǎn)生不同程度的影響[35]。部分土壤動(dòng)物如蚯蚓可以攝入微塑料后將其消化[2]，這為土壤中微塑料污染的治理提供了一種方案，但是微塑料可能對(duì)土壤動(dòng)物的腸道造成傷害并降低其存活率。

此外，土壤動(dòng)物對(duì)微塑料在土壤中的遷移與分布具有重要影響。蚯蚓是微塑料在土壤中的重要攜帶者，微塑料碎片可以通過蚯蚓等生物的活動(dòng)在一定區(qū)域內(nèi)遷移。且土壤動(dòng)物如攝入吸附污染物的微塑料，有害物質(zhì)可通過食物鏈進(jìn)行累積，從而對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。Lwanga等[36]研究發(fā)現(xiàn)，微塑料能在庭院土壤—蚯蚓和土壤—雞食物鏈中傳遞，從土壤到蚯蚓糞的微塑料富集系數(shù)高達(dá)12.7，而從土壤到雞糞的富集系數(shù)高達(dá)105。

1.2.4 微塑料對(duì)土壤微生物的影響

土壤雖有很大的異質(zhì)性，但仍能保持相對(duì)的動(dòng)態(tài)平衡，土壤微生物在這一動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定中起到了重要的作用，并影響大量重要的生態(tài)系統(tǒng)過程，包括養(yǎng)分的獲取、氮素循環(huán)、碳循環(huán)和土壤形成。最近研究發(fā)現(xiàn)，微生物群落會(huì)選擇微塑料作為棲息地生存，并且與周圍環(huán)境中的微生物群落存在顯著不同[37]。 例如，在塑料碎片上檢測(cè)到一些細(xì)菌群如弧菌科或假單胞菌科，但這些細(xì)菌群在周圍環(huán)境中濃度卻很低。

關(guān)于微塑料對(duì)土壤微生物群落影響的研究主要集中在塑料薄膜對(duì)土壤微生物的影響和微生物對(duì)微塑料的降解這兩方面[38]， Yang[39]等研究了常用除草劑草甘膦和農(nóng)用地膜塑料對(duì)中國草甘膦腐爛和土壤微生物活動(dòng)的影響，他們發(fā)現(xiàn)特別是在微塑性添加量較高的處理實(shí)驗(yàn)中，土壤微生物呼吸在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生了顯著的變化。Qian[40]等近期的研究表明，農(nóng)用地膜的殘留可以明顯降低土壤中碳氮循環(huán)相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致土壤碳氮含量下降，對(duì)土壤肥力產(chǎn)生負(fù)面影響。 而最近一些研究還揭示了微塑料破壞土壤和水之間重要關(guān)系的潛力，以及它對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和微生物功能的負(fù)面影響，并認(rèn)為微塑料甚至是陸地生態(tài)系統(tǒng)全球變化的驅(qū)動(dòng)力之一[41]。

2 土壤中微塑料的分析方法

作為土壤生物的棲息地，土壤是固體(如有機(jī)質(zhì)、粘土、礦物質(zhì)等)和液體的混合物[42]。由于土壤介質(zhì)復(fù)雜，土壤的組成可能會(huì)影響浮選和分離的效果，并干擾紅外顯微鏡在微塑料鑒定中的信號(hào)，其微塑料的分離鑒定相比水體樣品困難許多。目前，土壤中微塑料的分析多是參照水體與沉積物中微塑料的研究方法，尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的土壤微塑料分析方法。這在一定程度上限制了對(duì)微塑料定性定量分析的進(jìn)程，也使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏可比性。因此，探討國內(nèi)外土壤中微塑料不同的研究方法，制定有關(guān)土壤中微塑料分析的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尤為重要。

首先，正確收集土壤樣品是進(jìn)行微塑料分析的最重要步驟。通常根據(jù)土壤類型，設(shè)置適當(dāng)?shù)牟蓸狱c(diǎn)，以反映研究區(qū)域中微塑料污染的總體或平均水平，以便隨后的定量分析可以準(zhǔn)確地代表土壤微塑料污染的狀況。其次，土壤樣品應(yīng)根據(jù)粘土和有機(jī)物的比例進(jìn)行干燥、篩分、浮選、過濾和密度分離，然后進(jìn)行有機(jī)物的消化。最后，需要在光學(xué)顯微鏡下目視識(shí)別潛在的微塑料，然后通過微傅立葉變換紅外進(jìn)行鑒定。

2.1 土壤中微塑料的采集

土壤中微塑料的采集首先通常需要規(guī)劃一定面積的采樣區(qū)域，確定采樣位置、采樣深度與樣方的設(shè)計(jì)等，然后采用多點(diǎn)法在研究區(qū)域利用采樣工具采集多個(gè)樣品，以反映土壤中微塑料污染的總體或平均水平，以便隨后的分析和量化可以準(zhǔn)確地代表土壤微塑料的狀況。這些樣品根據(jù)研究目的一般分為表層樣品或隔層采集的剖面樣品[43]。如江灘、海灘微塑料調(diào)查一般布設(shè)數(shù)個(gè)垂直或平行于海岸線的樣品帶，通過正方形樣方采樣后把數(shù)個(gè)樣品合并，最后綜合評(píng)估研究區(qū)域的微塑料污染情況[44]。

土壤樣品中微塑料采集的工具與方法針對(duì)不同的研究目的而有所不同。通常使用的采樣工具有取土鉆、鋼鏟、箱式采樣器、鋼勺、鐵鏟等[45]。研究微塑料的區(qū)域性分布時(shí)應(yīng)選擇樣方調(diào)查法。目前尚無標(biāo)準(zhǔn)的土壤、沉積物中微塑料的采樣方法，不同的研究報(bào)道中微塑料的豐度單位也并不統(tǒng)一，所以其數(shù)據(jù)缺乏可比性與準(zhǔn)確性。

2.2 土壤中微塑料的分離

土壤的成分(有機(jī)物和其他雜質(zhì))，會(huì)影響微塑料浮選和分離的效果，并干擾紅外顯微鏡信號(hào)識(shí)別微塑料。

篩分干燥土壤樣品是進(jìn)行分析的初始過程。 以前的研究中篩分尺寸多種多樣，例如，使用5mm大小的篩子篩分干燥的海灘沉積物樣品，以去除比較大的碎片； 然后使用堆疊的5mm和0.3mm篩子篩分沉淀物[46]。土壤樣品的處理通常建議通過2mm篩，然后使用密度分離法來分離其中的微塑料顆粒。在該方法中，使用已知密度的鹽溶液從樣品土壤基質(zhì)中浮選微塑料顆粒。將土壤樣品加入高密度溶液時(shí)，塑料顆粒浮在溶液表面上，而更密集的土壤成分保留在溶液梯度的底部。常用的浮選試劑有NaCl，其飽和溶液密度為1.2 g/cm3，但提取高密度微塑料時(shí)效率較低，而飽和NaI與ZnCl2溶液的密度較高，可達(dá)1.5～1.8 g/cm3，能較為理想的提高對(duì)高密度塑料組分的提取效率，但價(jià)格較高[47]。此外，CaCl2溶液也可用于提取土壤中的微塑料[48]，與NaCl溶液相比其具有較高的提取效率，但Ca2+可聚集有機(jī)物質(zhì)并影響隨后的鑒定實(shí)驗(yàn)。加壓流體萃取法是在亞臨界溫度和壓力條件下，由固體中分離半揮發(fā)性有機(jī)物，能提取粒徑小于30 μm的塑料制品，可分離PE、PVC、PP等多種微塑料[3]。 在最近的一項(xiàng)研究中，He[49]開發(fā)了一種在農(nóng)業(yè)土壤樣品中分離微塑料的方法，主要包括增加萃取次數(shù)和超聲波處理，延長浮選時(shí)間。在總共九種常見的微塑料中，有七種類型的微塑料被成功從土壤中提取出來。對(duì)土壤中PVC、PET兩種材質(zhì)微塑料提取率很高。Crichton[50]研究出的石油提取方案，利用微塑料的親油特性實(shí)現(xiàn)了從沉積物中分離微塑料的目的。利用這項(xiàng)技術(shù)，微塑料的回收利用率超過了90%。 最近另一項(xiàng)研究的重點(diǎn)通過微塑料的靜電行為促進(jìn)微塑料與水、沉積物和漂白砂等多種環(huán)境的分離；結(jié)果表明[51]每種塑料的回收率幾乎高達(dá)100。然而，這個(gè)方法并不確定是否適合于從土壤中大規(guī)模分離微塑料。

2.3 土壤中有機(jī)質(zhì)的去除

為了減少樣品中有機(jī)物的干擾，一般還會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行酸消解或者酶消解等處理，常用的酸包括HCl、HClO4和HNO3，但是高濃度的酸可能會(huì)破壞部分微塑料碎片從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。Deforges[52]等的研究發(fā)現(xiàn)，采用酸消解處理樣品時(shí)，聚苯乙烯等的回收率在 90%以上 ，而尼龍纖維的回收率則接近于0。Hurley[53]等人比較了10%NaOH、10%KOH、30%H2O2溶液在土壤微塑料分析中對(duì)有機(jī)物的去除效果。研究結(jié)果表明，使用10% KOH于60℃消解一天的效果最好。

到目前為止，過氧化氫(H2O2)是最廣泛地用于通過氧化從環(huán)境基質(zhì)中去除有機(jī)物的試劑[54]。 H2O2、酸性和堿性處理可比較消化或去除效果。 例如，酸處理能夠消化塑料本身[55]；而堿性處理會(huì)導(dǎo)致塑料自身的表面降解[54]。當(dāng)PE和PP塑料與H2O2接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生輕微的變化[56]。 然而，最近的一項(xiàng)研究表明，大多數(shù)微塑料并不受H2O2消化的影響[53]。

2.4 土壤中微塑料的識(shí)別與表征

常用的微塑料的識(shí)別表征技術(shù)主要有3種。一是目檢法，即利用肉眼或顯微鏡，用鑷子挑取微塑料顆粒并將其分類。目檢法所得出的結(jié)果易產(chǎn)生誤判[57]，對(duì)于< 500 μm的微塑料顆粒誤判概率過高，不應(yīng)單獨(dú)使用目檢法。二是將目檢法與光譜儀器分析相結(jié)合，這種方法雖然結(jié)果的精確度較高，但是操作有較大難度，耗時(shí)也較長。三是熱解分析法，塑料聚合物通過熱裂解生成特征熱解圖譜，進(jìn)而分析樣品中微塑料的化學(xué)成分。最近的一項(xiàng)研究表明，高光譜成像技術(shù)是一種潛在的技術(shù)，可以直接測(cè)定和可視化土壤表面粒徑為0.5～5mm的微塑料[58]。另一項(xiàng)研究研究了一種熱萃取解吸氣相色譜質(zhì)譜法(TED-GC-MS)，用于PE、PET、PP和PS的精確和高效定量[59]?？偟膩碚f，在分析土壤中的微塑料(如復(fù)雜和富含有機(jī)物的固體環(huán)境基質(zhì))方面仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。 目前用于分析土壤微塑料的方法是不完整的，包括報(bào)告單位、環(huán)境因素的影響、污染控制等，這導(dǎo)致不同研究之間的數(shù)據(jù)無法比較，并導(dǎo)致研究結(jié)果是否為微塑料污染的真實(shí)水平。

2.4.1 目檢法

目檢法是目前最常用的微塑料鑒別技術(shù)，但存在一定的爭議。目檢法能夠分析各種環(huán)境介質(zhì)中的微塑料，可以直接快速地獲得微塑料的表面紋理和其他特征，然后可根據(jù)諸如尺寸、性狀和顏色的特性對(duì)微塑料進(jìn)行分類。微塑料的尺寸可以根據(jù)根據(jù)個(gè)體最長的維度進(jìn)行分類，體積超過2 mm的微塑料可通過裸眼觀察來進(jìn)行分離與鑒別，而體積更小的微塑料需要借助顯微鏡來觀察區(qū)分微塑料及其類似物，通常目檢法選用的顯微鏡放大倍數(shù)在16倍范圍以內(nèi)。通常根據(jù)形狀微塑料包括4個(gè)主要類型：纖維、碎片、泡沫和薄膜。 然而，目檢法有較大局限性，例如R. Lenz[60]對(duì)目視觀察法識(shí)別為微塑料的物質(zhì)進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)鑒定，約20%為來自煤灰的硅酸鋁。應(yīng)用拉曼光譜分析顯示，32%目檢計(jì)數(shù)的100 mm以下微塑料顆粒為其他物質(zhì)。由于目檢識(shí)別微塑料的準(zhǔn)確性不高，故不建議作為單獨(dú)鑒別的方法使用。

2.4.2 傅里葉紅外光譜法

紅外顯微鏡是微塑料鑒定中最廣泛的技術(shù)之一。用傅里葉紅外光譜法對(duì)每一個(gè)疑似塑料的顆粒進(jìn)行圖譜分析，不僅能夠鑒別微塑料的聚合物成分[61]，避免非塑料顆粒的假陽性結(jié)果，而且還能表征微塑料，獲取微塑料的數(shù)量信息。紅外發(fā)射光譜則可以完成對(duì)較厚及不透明材料的分析，但該模式對(duì)待測(cè)樣品表面的整潔和整齊程度要求較高。近年來由于計(jì)算機(jī)技術(shù)得到不斷發(fā)展，可以運(yùn)用陣列檢測(cè)器(FPA)的反射模式，對(duì)表面大范圍的微塑料進(jìn)行檢測(cè)，并且能達(dá)到較快的分析速度，同時(shí)不受其他雜質(zhì)等因素的干擾[62]。

2.4.3 拉曼光譜法

光照射到物質(zhì)上發(fā)生不同的彈性散射和非彈性散射。彈性散射光是與激發(fā)光波長相同的成分，非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分，進(jìn)而得到不同的拉曼光譜圖，接著再通過對(duì)比光譜圖譜庫來鑒別聚合物成分，提供微塑料聚合物組成的相關(guān)信息[63]。但拉曼光譜成像時(shí)間過長導(dǎo)致實(shí)用性降低。并且由于有熒光干擾時(shí)不能生成可解譯的拉曼光譜，所以拉曼光譜不能檢測(cè)有熒光的樣品。拉曼光譜通常與顯微鏡聯(lián)用，通過與顯微鏡結(jié)合，拉曼光譜法不僅能夠獲得微塑料表面官能團(tuán)的信息，還可以觀測(cè)到局部的微觀形貌，用于鑒定粒徑>1 μm的塑料顆粒時(shí)，其空間分辨率比紅外光譜分析儀高[64]，近些年拉曼光譜與顯微鏡聯(lián)用越來越多的被應(yīng)用在各個(gè)環(huán)境微塑料的鑒別[65]。

2.4.4 掃描電鏡法

掃描電鏡[66]能夠直接利用樣品表面材料的物質(zhì)組成進(jìn)行微觀成像，是結(jié)合透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，能提供清晰、高倍數(shù)的微塑料顆粒的表面特性圖像，使微塑料和其它有機(jī)物顆粒更加容易區(qū)分。掃描電鏡法可與拉曼光譜法等方法聯(lián)用互補(bǔ)，同時(shí)獲取微塑料的成分信息對(duì)其進(jìn)行鑒定。Li通過掃描電鏡與能譜(EDS)相結(jié)合分析了鄱陽湖濕地沉積物中聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及低密度聚乙烯(LDPE)的微塑料表面，發(fā)現(xiàn)各種微塑料表面均多具粗糙、多孔、裂痕和撕裂等特征，并發(fā)現(xiàn)微塑料表面吸附了多種重金屬元素[67]。

2.4.5 熱分析技術(shù)

熱解分析法如裂解氣相色譜-質(zhì)譜法(Py/GC-MS)是在程序控制溫度下測(cè)量樣品的性質(zhì)隨溫度或時(shí)間變化的一類技術(shù)。隨著溫度升高，微塑料熱裂解成為小分子化合物，通過氣相色譜分離后，由質(zhì)譜進(jìn)行分析鑒定生成特征熱解圖譜，來確定微塑料的化學(xué)成分[68]。但因?yàn)椴煌木酆衔锟赡軙?huì)產(chǎn)生類似的熱裂解產(chǎn)物，所以Py/GC-MS法在推斷樣品的結(jié)構(gòu)和組成時(shí)有較大的判錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。此外，Py/GC-MS會(huì)破壞樣品的結(jié)構(gòu)，只能得出聚合物的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不能得到微塑料的數(shù)量與粒徑分布信息，其可作為鑒別微塑料的輔助手段。Fabbri[69]使用Py/GC-MS鑒別樣品中土壤和懸浮固體顆粒物，結(jié)果在樣品中不僅發(fā)現(xiàn)了多種微塑料，并且也確定了樣品中其他的塑料顆粒。

3 結(jié)語與展望

微塑料污染于2015年被列入環(huán)境與生態(tài)科學(xué)研究領(lǐng)域的第二大科學(xué)問題，隨著人們?cè)絹碓街匾曃⑺芰蠁栴}，其研究進(jìn)展迅速，但關(guān)注的領(lǐng)域主要集中在海洋水體與沉積物中微塑料的污染及其遷移轉(zhuǎn)化。

目前對(duì)土壤中微塑料的研究還處于起步階段，為了促進(jìn)土壤生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的研究及其污染防治，開展以下幾項(xiàng)任務(wù)是必要的。

(1)深入了解土壤環(huán)境中塑料污染的現(xiàn)狀，包括微塑料在陸地環(huán)境中的分布、遷移和降解，以揭示其環(huán)境行為和影響。

(2)開發(fā)土壤中微塑料分析鑒定的技術(shù)和方法。相較于水體，土壤介質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，微塑料的分離鑒定難度更高。且目前沒有土壤中微塑料分析的標(biāo)準(zhǔn)化方法，使其研究結(jié)果的可比性較低，不利于研究微塑料對(duì)土壤環(huán)境的污染和影響。因此，對(duì)土壤介質(zhì)中的微塑料進(jìn)行采樣、提取和檢測(cè)，就不同性質(zhì)土壤建立起不同類型微塑料的標(biāo)準(zhǔn)化分離分析方法與技術(shù)規(guī)范，可為土壤生態(tài)系統(tǒng)微塑料污染治理提供有效的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

(3)加強(qiáng)公眾的環(huán)保意識(shí)，宣傳推廣垃圾分類等環(huán)保措施。微塑料污染的防治需通過減少塑料的使用和其向環(huán)境的排放。制定相關(guān)塑料生產(chǎn)使用的法律法規(guī)，依靠“限塑令”等法律手段來規(guī)定生產(chǎn)和引導(dǎo)人們的生活習(xí)慣，是控制環(huán)境中微塑料污染的有效舉措。