人類(lèi)和塑料的關(guān)系可能比你想象得還要“親密”。除了生活中接觸到的各種塑料制品，塑料還會(huì)降解成直徑從0.1到5000微米不等的塑料微粒。這些微粒在陸地上隨處可見(jiàn)，也被發(fā)現(xiàn)存在于河流、海洋甚至北極。

本世紀(jì)初，人們首次在海洋中發(fā)現(xiàn)微塑料的存在，至今已有不少研究聚焦于這些小小顆粒的降解和遷移過(guò)程。

如今人們發(fā)現(xiàn)，它們不僅會(huì)走水路，還會(huì)“借東風(fēng)”。

《自然—地球科學(xué)》本月發(fā)表了一項(xiàng)研究，法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的研究團(tuán)隊(duì)跑到人跡罕至的偏遠(yuǎn)山地，收集大氣中的沉積物樣本，發(fā)現(xiàn)其中含有大量塑料微粒。模擬實(shí)驗(yàn)表明，這些塑料微粒通過(guò)大氣旅行，最初動(dòng)身之地距離落腳處可達(dá)100公里。

微塑料的前世今生

粒徑5毫米以下的塑料顆粒被稱為微塑料，通常以碎片、纖維等形式存在。

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所助理研究員熊雄告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，微塑料的來(lái)源主要分為兩種。一種是生產(chǎn)時(shí)體積就很小的原生微塑料，常見(jiàn)于帶有磨砂成分的個(gè)人護(hù)理品，在人類(lèi)使用過(guò)程中進(jìn)入水體。另一種是原本體積較大的塑料，經(jīng)過(guò)光照、氧化、機(jī)械磨損等作用，逐步降解為微塑料。

在此過(guò)程中，有些微塑料可進(jìn)一步降解至微米甚至納米級(jí)別，因而有更高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)入到細(xì)胞或生物體內(nèi)，甚至對(duì)整個(gè)食物鏈產(chǎn)生影響。

先前對(duì)微塑料的研究較多集中于水體環(huán)境。從馬里亞納海溝到南極圈冰凍層，都已發(fā)現(xiàn)微塑料的存在。在中國(guó)，一些較為偏遠(yuǎn)的水體如西藏、青海等地的湖泊，也已檢測(cè)到不同濃度的微塑料。

有研究指出，河流是海洋中微塑料的重要輸送來(lái)源。熊雄等人調(diào)查長(zhǎng)江中下游水體的微塑料污染情況后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)陸水體不僅是微塑料從陸地到海洋的傳輸渠道，其本身也聚集了數(shù)量可觀的微塑料。

研究結(jié)果顯示，長(zhǎng)江中下游的微塑料濃度均值約為每平方千米50萬(wàn)個(gè)微塑料顆粒。這一結(jié)果在采用相似方法的河流中處于中等偏高水平。

熊雄告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，繼這一研究后，其課題組仍在繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)陸淡水水體的調(diào)查。

在課題組近期發(fā)表的一項(xiàng)研究中，他們對(duì)一年四季湖水中微塑料的表面生物膜生長(zhǎng)情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)微塑料在水體內(nèi)的沉降不僅受生物膜生長(zhǎng)影響，也受水中懸浮顆粒物影響。

雖然沒(méi)有確鑿證據(jù)可以追溯這些微塑料從何而來(lái)，“但可以推測(cè)人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中使用的塑料制品是微塑料污染的主要來(lái)源”。熊雄表示。

乘風(fēng)而來(lái)

如果說(shuō)前述研究探討的是微塑料如何在水體中停留和沉積，那么接下來(lái)的研究則發(fā)現(xiàn)，一旦微塑料體積足夠小，它們的旅程就可以走得足夠遠(yuǎn)。這意味著除了潛入水底，微塑料占據(jù)的領(lǐng)土達(dá)到了前所未有的廣度。

之前有科學(xué)家曾對(duì)城市周邊的大氣微塑料含量進(jìn)行研究，確認(rèn)了大氣沉降是表層土壤微塑料污染的源頭之一，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有觀點(diǎn)認(rèn)為微塑料會(huì)遷移到非常遠(yuǎn)的地方。

《自然—地球科學(xué)》此次發(fā)表的文章指出，微塑料可能會(huì)通過(guò)大氣“長(zhǎng)途旅行”。

為了搞清微塑料可以走多遠(yuǎn)，Deonie Allen等研究人員在法國(guó)西南部的比利牛斯山脈進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的追蹤研究。離他們選取的研究點(diǎn)最近的城市在近百公里外。

科學(xué)家從灰塵、雨水和雪中提取沉積物，對(duì)從中獲得的微塑料類(lèi)型和大小進(jìn)行區(qū)分，并計(jì)算了相應(yīng)的個(gè)數(shù)和含量?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，單位平方米中存在不同比例、不同形態(tài)的微塑料，如碎片、薄膜和纖維。測(cè)量區(qū)域的微塑料日沉積率約為365個(gè)顆粒/平方米。

建立大氣模型進(jìn)行模擬后，科學(xué)家推測(cè)這些微塑料在到達(dá)偏遠(yuǎn)山區(qū)之前，最可能產(chǎn)生于周邊的城市。塑料微粒在大氣中游蕩，最終降落在幾十公里外的山區(qū)土壤中。

文章指出，微塑料的體積和重量足夠小后便能在大氣中漂浮。這也意味著，它們不可能被絕對(duì)清理干凈。因此Allen等人建議，目前唯一可行的辦法就是從源頭控制塑料的使用。

“目前對(duì)于微塑料在大氣中遷移和沉降的研究很少，特別是在人跡罕至的偏遠(yuǎn)地區(qū)。這項(xiàng)研究會(huì)為同領(lǐng)域的研究者帶來(lái)更多啟發(fā)。不同區(qū)域微塑料在大氣中的污染狀況及其影響因素、微塑料在大氣中的遷移規(guī)律及機(jī)理、大氣中微塑料對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，都是值得繼續(xù)探討的問(wèn)題。”北京市農(nóng)林科學(xué)院副研究員徐笠這樣評(píng)價(jià)道。

“隨大氣遷移并沉降到地表是土壤中微塑料的一種來(lái)源途徑。在一些自然保護(hù)區(qū)或未開(kāi)發(fā)利用地區(qū)，這可能是主要途徑。”浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院教授章海波告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“但在農(nóng)田土壤中，微塑料的主要來(lái)源還是有機(jī)肥、污泥農(nóng)用、灌溉等。”

研究瓶頸

從難以察覺(jué)的細(xì)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污染由來(lái)已久，相對(duì)應(yīng)的研究手段也各不相同。

熊雄等人在長(zhǎng)江中下游進(jìn)行調(diào)查時(shí)，將333微米孔徑的拖網(wǎng)放置在水體中拖曳，進(jìn)行樣品收集。

英國(guó)海洋生物協(xié)會(huì)近日發(fā)表的一項(xiàng)針對(duì)塑料垃圾數(shù)量的調(diào)查，也采用在水體中拖曳的方式，利用一種名為浮游生物連續(xù)記錄儀的采集器，拖曳距離累計(jì)超過(guò)1200萬(wàn)公里。

徐笠告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，采集水體樣本后，在實(shí)驗(yàn)室中往往還需要經(jīng)過(guò)一系列處理。過(guò)濾就是一種常見(jiàn)手段。研究者根據(jù)微塑料的體積大小選擇有適合孔隙的過(guò)濾膜。硝酸纖維、醋酸纖維、尼龍等是常見(jiàn)的濾膜材質(zhì)。

徐笠指出，“膜的選擇應(yīng)根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求，其孔隙大小和材質(zhì)是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。樣品過(guò)濾后，通常含有有機(jī)質(zhì)、藻類(lèi)等各種干擾雜質(zhì)，這些干擾因素可以用雙氧水等進(jìn)行消解，再用消解液過(guò)濾一遍，留在濾膜上的就是微塑料了。”

如果想測(cè)定土壤中的微塑料，在過(guò)濾之前還要經(jīng)歷一道浮選的過(guò)程。浮選的溶液有氯化鈉、碘化鈉、氯化鋅等。利用不同浮選液密度，可將不同類(lèi)型的微塑料從土壤中浮選出來(lái)。

“這也是為什么調(diào)查土壤中的微塑料更為困難，因?yàn)槲⑺芰铣练e在土壤中，較難浮選出來(lái)。目前通用的解決辦法是多次浮選，增加微塑料的回收率。”徐笠說(shuō)。

這之后，研究者會(huì)在顯微鏡下觀察樣品大小、形狀、顏色等特征，并用紅外光譜或拉曼光譜對(duì)所選樣本的具體種類(lèi)進(jìn)行鑒定。

章海波表示，受技術(shù)條件影響，目前研究主要還是以野外調(diào)查與室內(nèi)模擬相結(jié)合，標(biāo)記示蹤也是一種方法。“但技術(shù)上目前對(duì)土壤中微塑料的分離分析方法還不夠完善，受土壤復(fù)雜介質(zhì)的影響較大。”

“目前微塑料相關(guān)研究還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，未來(lái)還應(yīng)制定統(tǒng)一的采樣和樣品處理方法，讓微塑料研究更規(guī)范、環(huán)境濃度數(shù)據(jù)可比性更強(qiáng)。”熊雄表示。

資料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào).科學(xué)網(wǎng)

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