不容小覷的碎、微塑料大氣傳輸途徑：由偏遠干旱地區(qū)農(nóng)田向城市

楊 占，呂 凡，章 驊，王 偉，徐翔宇，邵立明，車宗賢，盧秉林，葉建鋒，何品晶

（1.同濟大學固體廢物處理與資源化研究所，上海 200092；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；3.上海市環(huán)境科學研究院，上海 200233）

譯者：楊 占；審查：呂 凡；單位：同濟大學固體廢物處理與資源化研究所

1 研究亮點

*土壤中碎塑料豐度隨覆膜年限增加而提高，“溫室+地膜”種植方式下土壤中微塑料豐度最高；

*預計農(nóng)田連續(xù)覆膜25 a 后，每年向大氣釋放6.91～38.11 kg/hm2的塑料碎片；

*約有6 個/m2的微塑料沉積在距源頭690 km 的城市。

2 背景

目前研究聚焦于微塑料對土壤微環(huán)境、土壤中無脊椎動物、植物及微生物等引發(fā)的區(qū)域原位影響，而其可能造成的跨區(qū)域影響鮮有報道。我國西北地區(qū)地膜技術的應用極大地促進了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和效益的提高，但未能及時回收的地膜會導致大量塑料碎片殘留在土壤中，進而產(chǎn)生微塑料。此外，在我國西北干旱和半干旱地區(qū)土壤風蝕現(xiàn)象較頻繁，土壤中的塑料碎片可能在土壤顆粒受風力影響發(fā)生位置移動的過程中釋放至大氣，隨沙塵暴遷移沉降在人口密集的城市。因此，本研究調(diào)查碎塑料（＞5 mm 的塑料碎片）和微塑料（＞50 μm 且＜5 mm 的塑料碎片）在西北覆膜農(nóng)田土壤中的分布，并根據(jù)模型計算，推測其由覆膜農(nóng)田向大氣釋放通量及微塑料的沉積區(qū)和沉積量，評估偏遠半干旱地區(qū)農(nóng)田中塑料碎片的擴散風險。

3 研究方法

在甘肅省武威市選定20 處農(nóng)田作為采樣點，分別于夏、冬兩季進行采樣。收集不同深度土壤樣品后放于鐵罐中寄送至實驗室；在現(xiàn)場使用5 mm 金屬篩網(wǎng)，篩取碎塑料帶回實驗室分析。采用浮選-試劑氧化方法預處理土壤樣品，挑選出疑似微塑料的顆粒，并采用傅里葉紅外顯微成像光譜儀對其材質(zhì)進行鑒定。根據(jù)富集指數(shù)、土壤風蝕量和覆膜年限等指標，建立數(shù)學模型，計算單位面積覆膜農(nóng)田中塑料碎片的釋放通量。并基于HYSPLIT 模型和全球資料同化系統(tǒng)數(shù)據(jù)，評估了微塑料的影響范圍。

4 主要研究結(jié)果

覆膜農(nóng)田土壤中的微塑料豐度（以濕基計）達46 個/kg。微塑料的形狀以膜狀為主，占比75.5%～80.9%，推測地膜是微塑料的主要產(chǎn)生源。在0～10 cm 深度的土壤中微塑料豐度顯著高于20～30 cm 深度的，這可能是由于地膜主要鋪設于土壤表層，碎裂后的遷移動力主要源于翻耕，一般不會深入翻耕作用深度之下。碎塑料豐度隨地膜使用年限的增加而提高，但是微塑料豐度并沒有顯著差異，推測微塑料受風蝕作用影響，遷移至大氣中。微塑料豐度最高的農(nóng)田采用“溫室+地膜”技術，該種植模式可有效避免風蝕，使得微塑料累積在土壤中。預計農(nóng)田連續(xù)覆膜25 a 后，每年向大氣釋放6.91～38.11 kg/hm2的塑料碎片。在風蝕最為嚴重的2 月至4 月，約有23 個/m2的微塑料可飄散遠至東南方向690 km 的城市。

5 結(jié)論與展望

西北覆膜農(nóng)田中微塑料豐度不隨覆膜年限增加而提高，但碎塑料卻顯著增加并根據(jù)模型預測了釋放通量和擴散區(qū)域。今后，土壤中微塑料高效提取鑒定方法及其氣體動力學當量直徑計算等問題仍需研究解決。