土壤中微塑料来源提取鉴定

2021-11-17李燕卢楠

农业与技术 2021年21期

李燕卢楠

(1.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安 710021；2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 710075;3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 710021；4.陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安 710075)

微塑料、抗生素、全氟化合物和环境内分泌物等为国际关注的主要新污染物。其中，微塑料是指粒径小于5mm的塑料纤维、碎片、颗粒等广泛存在于环境中的小颗粒塑料，具有稳定的化学性质、可塑性强，是环境污染治理不可忽视的污染物[1]。目前，生产生活中使用大量的塑料及其制品，但回收率相对低，进入环境中的塑料通过物理、化学、生物以及生化作用不断破碎、降解，从而污染水土环境质量、植被生长和微生物繁殖等，并通过大气和食物链最终影响人体健康[2]。当前微塑料环境行为研究多关注水体环境，土壤环境中微塑料研究相对较少，但塑料的产生和排放大多在陆地进行，因此各界需关注土壤微塑料污染问题[3]。本文在微塑料有关最新研究的基础上，总结了微塑料在土壤环境中的丰度与分布、来源与途径以及较常用的提取分离与鉴定表征技术方法，并对未来研究进行了展望，并从塑料废弃废物管理的角度提出农田中微塑料污染防治策略。

1 土壤中微塑料丰度及来源

1.1 土壤中微塑料的丰度

土壤类型、质地和利用的多样性使其环境性质复杂多样，相对于湖库、河流、海湾海洋等水体，有关土壤环境中微塑料研究明显较少。我国东部海岸带土壤中微塑料丰度为1.3～14712.5ind·kg-1，其中60%以上的微塑料粒径<1mm；杭州湾农田土壤微塑料丰度为262.7～571.2ind·kg-1(未覆膜-覆膜)；黄河三角洲地区湿地土壤中微塑料丰度为80～4640ind·kg-1[4]。上海典型的农田微塑料平均丰度为16.1±3.5ind·kg-1，显著低于大棚土壤表层(0～3cm)土壤微塑料丰度78.0±12.9ind·kg-1，同样也高于养鱼的稻田土壤微塑料丰度4.5±1.2ind·kg-1，而粒径>1mm的占比最大。滇池流域受农业生产活动影响，农田土壤中微塑料丰度为7100～42960ind·kg-1，粒径<1mm的微塑料占比高达95%[5]。而我国西北地区耕地土壤中微塑料丰度为40±126～320±329ind·kg-1，其中陕西多地农田土壤中微塑料丰度为1430～3410ind·kg-1[6]。

目前，土壤尤其是耕地微塑料调查数据相对较少，不同地区、不同土地利用及社会经济水平土壤中微塑料的丰度差异巨大。现有研究表明，土壤的理化性质、使用经历和时间等因素影响微塑料的丰度差异，且环境中小粒径(<1mm)的微塑料的分布及潜在风险尚待深入研究。土壤中的微塑料丰度随着粒径减小而增多，且空间差异大，微塑料的丰度随着土壤深度的增加而降低。

1.2 土壤中微塑料的来源

化肥农膜施用、污水排放、大气沉降以及固废填埋场渗滤液外溢等通过人投用、径流、降水、风力等途径汇集到土壤环境中，见表1。其中，农业生产活动是土壤中微塑料最主要的来源之一，研究表明，农用地膜的高施用量和低回收率使得大量薄膜残留在土壤环境中，并在一系列自然和人为活动作用下分裂成微/纳米塑料，并影响土壤质量和农作物生长；农业塑料制品遗撒、污泥农业可利用、有机肥使用等在土壤中微塑料的累积也不可忽视[7]。

表1 土壤中微塑料的主要来源及特征

2 土壤环境中微塑料提取与鉴定

2.1 土壤微塑料提取

土壤中微塑料样品采集除却大粒径干扰物质后，需对土样进一步处理以尽可能地提取土壤环境中的微塑料，具体因微塑料理化性质、类型和尺寸与试验条件和分离提取目的选择适宜的方法进行，见表2。其中，过滤-筛分、密度分离和经典提取等物理提取法主要依据微塑料的形状、粒径、密度、疏水亲油性等特点将其从混合物中分离，不破坏微塑料本身特性，但存在无法有效分离类似天然有机物等不足[8]。相应的，化学法提取微量和小粒径微塑料效果较物理法更有效。