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(jì)大學(xué)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(xué)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(xué)研究院，上海 200233）

譯者：楊 占；審查：呂 凡；單位：同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所

1 研究亮點(diǎn)

*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(yù)計(jì)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(gè)/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(duì)土壤微環(huán)境、土壤中無脊椎動(dòng)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(bào)道。我國西北地區(qū)地膜技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和效益的提高，但未能及時(shí)回收的地膜會(huì)導(dǎo)致大量塑料碎片殘留在土壤中，進(jìn)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(fēng)蝕現(xiàn)象較頻繁，土壤中的塑料碎片可能在土壤顆粒受風(fēng)力影響發(fā)生位置移動(dòng)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(jì)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(píng)估偏遠(yuǎn)半干旱地區(qū)農(nóng)田中塑料碎片的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

3 研究方法

在甘肅省武威市選定20 處農(nóng)田作為采樣點(diǎn)，分別于夏、冬兩季進(jìn)行采樣。收集不同深度土壤樣品后放于鐵罐中寄送至實(shí)驗(yàn)室；在現(xiàn)場使用5 mm 金屬篩網(wǎng)，篩取碎塑料帶回實(shí)驗(yàn)室分析。采用浮選-試劑氧化方法預(yù)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(duì)其材質(zhì)進(jìn)行鑒定。根據(jù)富集指數(shù)、土壤風(fēng)蝕量和覆膜年限等指標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)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(píng)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(jì)）達(dá)46 個(gè)/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(shè)于土壤表層，碎裂后的遷移動(dòng)力主要源于翻耕，一般不會(huì)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(fēng)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(shù)，該種植模式可有效避免風(fēng)蝕，使得微塑料累積在土壤中。預(yù)計(jì)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(fēng)蝕最為嚴(yán)重的2 月至4 月，約有23 個(gè)/m2的微塑料可飄散遠(yuǎn)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(yù)測了釋放通量和擴(kuò)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(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑計(jì)算等問題仍需研究解決。