人類和塑料的關(guān)係可能比你想象得還要(yào)“親密”。除了生活中接觸(chù)到的各種塑料製品,塑料還會降解成直徑從0.1到(dào)5000微米不等的(de)塑料微粒。這些微粒在陸地上隨處可見,也被發現存在於河流、海洋甚至北極。
本世紀初,人們首(shǒu)次在(zài)海洋(yáng)中發現微塑料的存在(zài),至今已有不少研究(jiū)聚焦於這些小小顆(kē)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(fā)表了一項研究,法國(guó)國家科(kē)學研究中心的研究(jiū)團隊跑到人跡罕至的(de)偏遠(yuǎn)山地,收集大(dà)氣中的沉積物樣本(běn),發現其中含有大量塑料微(wēi)粒。模擬實驗(yàn)表明,這些塑料微粒通過大氣旅(lǚ)行,最初(chū)動身之地距離落腳處可達(dá)100公裏。
微塑料的前世今生
粒徑5毫(háo)米以下的塑料顆粒被稱為微塑料,通常以碎片、纖維等(děng)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(sù)料的來源主要分為兩種。一種是生產時體積(jī)就(jiù)很小的原生微塑料,常見於帶有磨砂成分的個人護理品,在人類(lèi)使用過程中進入水體(tǐ)。另一(yī)種是原本體積較大的塑料,經過光(guāng)照、氧化(huà)、機械磨損等作用,逐步(bù)降(jiàng)解為微塑料。
在此過程中,有些微(wēi)塑料可進(jìn)一步降解至微米甚至納(nà)米級別,因而(ér)有(yǒu)更(gèng)高風險進入到細胞或生物體內(nèi),甚至對整個食(shí)物鏈產生影響。
先(xiān)前對(duì)微塑料的研(yán)究較多集(jí)中於水體環境(jìng)。從馬裏亞納海溝到南極圈冰凍(dòng)層,都已發現微塑料的存在。在(zài)中國,一(yī)些較為偏遠的水體如(rú)西藏、青海等地的(de)湖泊,也已檢測到不同(tóng)濃度的微塑(sù)料。
有研究指出,河流是(shì)海洋中微塑料的重要輸送來源。熊(xióng)雄(xióng)等人調查長(zhǎng)江中下遊水體的微塑料汙染情況後發現,內陸水體不僅(jǐn)是微(wēi)塑料從(cóng)陸地到海洋的傳輸渠(qú)道,其本身(shēn)也聚(jù)集了數量(liàng)可觀的微塑料。
研(yán)究結果顯示,長江中下遊的微塑料濃度均(jun1)值約為(wéi)每平方千米50萬(wàn)個微塑料顆粒。這一結果在采用相似方法的河(hé)流中處於中等偏高水平。
熊雄告(gào)訴《中國科學報》,繼這一(yī)研究後,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(yī)年四季湖水中微塑料的表(biǎo)麵生物膜生(shēng)長情況進(jìn)行了調查,發現(xiàn)微塑料在水體內的沉降不僅受生物膜生長(zhǎng)影響,也受水中懸浮(fú)顆粒物影響。
雖然沒有(yǒu)確鑿證(zhèng)據可以追溯這些微塑料從(cóng)何而來,“但可以推測人們日常生(shēng)活生產中使用的塑料製品(pǐn)是微塑(sù)料汙染的主要來源”。熊雄表示。
乘風而來
如果說前述研究探(tàn)討的是微塑料如何在水體中停留和沉積,那麽接下來的研究則發現,一旦(dàn)微塑料體積足夠(gòu)小,它(tā)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(wèi)有的廣度。
之前有科學家曾對城市周邊的(de)大氣微塑料含量(liàng)進行研究,確認了大氣沉降是表(biǎo)層土壤微塑料汙染的源頭之一,但當時並沒有觀點認為微塑料會(huì)遷移到非常遠的地方。
《自然—地球科學》此次發表(biǎo)的文章指出,微塑料可能會通過大氣“長(zhǎng)途旅(lǚ)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(bù)的比利牛斯山脈進行了長達5個月(yuè)的追(zhuī)蹤研究。離他們選取的研究點最近的城(chéng)市在(zài)近百公裏外。
科學家從灰塵、雨水和雪中提取沉積物,對從中(zhōng)獲得(dé)的微塑料類型和大小進行區分(fèn),並計(jì)算了相應的個數和含量。科學家發現,單位平(píng)方米(mǐ)中存在不同(tóng)比例、不同形態(tài)的微(wēi)塑料,如碎片、薄膜和纖維。測量(liàng)區域的微塑料日沉積率約為365個顆粒/平方米。
建立大氣模(mó)型進(jìn)行模擬後,科學(xué)家推測這些微塑料在到達偏遠山區之前,最可能產生於周邊的城(chéng)市。塑料微粒在大氣中遊蕩,最終降落在(zài)幾十公裏外的山(shān)區土壤中。
文章(zhāng)指出,微塑料的體積和重(chóng)量足夠小後(hòu)便能在大氣中漂浮。這也意味著,它(tā)們不可能被絕對清理幹(gàn)淨。因此Allen等人建議,目前唯(wéi)一可行的辦法(fǎ)就是從源頭控(kòng)製塑料的使用。
“目前對於微塑料在(zài)大氣中遷移和沉降的研究很少,特別是在人跡罕(hǎn)至的偏遠地區。這項研究會為同領域的(de)研究者帶來更多啟(qǐ)發。不同區(qū)域微塑料在大氣中的汙染狀況及其影響因素、微塑料在大氣中的遷移規律(lǜ)及機理、大氣中微(wēi)塑料對(duì)人體的健康風(fēng)險,都是(shì)值得繼(jì)續探討的問題。”北京市農林科學院副研究(jiū)員徐笠這樣評價道。
“隨大氣遷移並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(hù)區或(huò)未開發利用地區,這可(kě)能是主要途徑。”浙江農林大學環境與資源學院教授章海波(bō)告訴《中國科學報》,“但在農田土壤中,微塑料的(de)主要(yào)來源還是有(yǒu)機肥、汙泥農用、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(de)汙染由來已久(jiǔ),相對應的研究(jiū)手段也各不相同。
熊(xióng)雄等人在(zài)長江中下遊進(jìn)行調查時,將333微米孔徑的拖網放置在水體中拖曳,進(jìn)行樣品收集。
英國海洋(yáng)生物協(xié)會近日發表(biǎo)的一項針對塑料垃圾數量的調查,也采用在(zài)水體中拖曳的方式,利用一種名為浮(fú)遊生物連續記錄儀的采集器(qì),拖曳距離累計超(chāo)過1200萬公(gōng)裏。
徐(xú)笠告訴《中國科學報》,采集水體樣本後,在實(shí)驗室中往往還需要經過一係(xì)列處理。過濾就是一種常(cháng)見手段。研究者根據微塑料的體積大(dà)小選(xuǎn)擇有適合孔隙的過濾膜。硝酸纖維、醋(cù)酸(suān)纖(xiān)維、尼龍等是常見的濾膜(mó)材質。
徐笠指出,“膜的選擇應根據(jù)具體實驗要求,其孔隙大小和材質是需要重點考慮的問題。樣品過濾後,通常含有有機質、藻類等各種幹(gàn)擾雜質,這些幹擾因素可以用雙氧水等進行消解,再(zài)用消解液(yè)過濾一遍,留在濾膜上的就是(shì)微塑料了。”
如果想測定土(tǔ)壤(rǎng)中的微塑料(liào),在(zài)過濾之前還要經曆一道浮選的(de)過(guò)程。浮選的溶液有氯化鈉、碘化鈉、氯化鋅等。利用不同浮選(xuǎn)液密度,可將不同類型的微塑料(liào)從土壤中浮選出來。
“這也是為什麽調查土壤中的微塑料(liào)更為困難,因(yīn)為微塑料沉(chén)積在土壤(rǎng)中,較難浮選出來。目前通用的解決辦法是多次浮選,增加(jiā)微塑料(liào)的回收(shōu)率。”徐笠說。
這(zhè)之後,研究者會在顯微鏡下觀察樣(yàng)品大小、形狀(zhuàng)、顏色等特征,並用(yòng)紅外光譜或拉曼(màn)光譜對所選(xuǎn)樣本的具體種類進行鑒定。
章海波表示,受技術條(tiáo)件影響(xiǎng),目(mù)前研(yán)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(xī)方法還不夠完善,受土壤複雜介質(zhì)的影響較(jiào)大。”
“目前微塑料相(xiàng)關研究(jiū)還沒有一個統一的標準方法,未來還應製定統一的采樣和樣品處理(lǐ)方(fāng)法,讓微塑料研究更規範、環境濃度數據可比性更強。”熊(xióng)雄表示。
資料來源:中國科學報.科學網
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