微塑料

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德国四条河流沉积物中的微塑料。白色箭头所指为不同形状。(白色线条代表1毫米的比例)
牙膏中的聚乙烯微球

微塑料是指直径小于5毫米塑料颗粒[1]。进一步还可分为纳米塑料(1-100 nm)、亚微米塑料(100 nm-1 μm)、微米塑料(1 μm-5 mm)[2]。2004年由英国科学家Richard Thompson等人提出[3]。在2016年召开的第二届联合国环境大会上, 微塑料的污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题[4]。2017年, 二十国集团汉堡峰会通过“二十国集团海洋垃圾行动计划”, 将微塑料问题上升到了全球治理层面[5]

分布

全球海水中微塑料的平均浓度在0.01-10个/m3[4]。人类活动的沿海区域均发现有微塑料的广泛分布[4],特别是河口地带[6]。在海洋中,微塑料主要分布在海水表层,这些微塑料最终沉积到海底,即使在全球最深的海域马里亚纳海沟也有大量微塑料沉积,甚至明显高于其他海底沉积物的含量[7][8]大洋区域的微塑料分布主要受到大洋环流季风影响[9],已出现了多个范围较广的微塑料环流圈[10]。海洋中微塑料大量累积会对海洋生物和生态环境构成巨大威胁[4]

内陆的湖泊河流也面临着严重的微塑料污染问题,特别是湖泊[4]河流则是微塑料向湖泊、海洋传输的重要通道[4]。通过大气传输的微塑料则会通过降雪进入高山和极地地区, 并在积雪中积累[4],从而有可能造成极地冰雪的加速升温和融化[11]

微塑料通过河流、污水、农业设施、肥料、大气沉降等方式也污染了农田林地土壤,并在其中长期存在,造成土壤质量下降, 威胁蚯蚓等土壤动物的生存,同时也会对农作物的生长造成影响,导致农作物产量下降[4]

大气也一样受到了微塑料污染[4]。大气中的微塑料大小在200-700 μm,能依靠风力远距传输,并沉降到各种水体[4]。大气中的微塑料对人类构成了潜在的健康风险[12]

分离与分析

从介质中分离出微塑料一般需经过采样、预处理、浮选、过滤和消解这些步骤。水体中的微塑料常用拖网采集;土壤和沉积物中的微塑料采用金属器皿收集,大气中的微塑料多用气泵抽取或沉降收集。采集到微塑料后会先进行筛选,在进行浮选。然后将浮选出的上清液用滤膜进一步筛分。[4]

对采集到的微塑料进行分析鉴定,一般采用目视法、光谱法和热分析法等。目视法是通过放大镜显微镜观察微塑料的外观特征;光谱法主要进行聚合物成分鉴定分析, 包括快速大面积拉曼光谱成像衰减全反射傅里叶红外光谱成像焦平面阵列红外光谱成像等。[4]

参看

参考文献

  1. Arthur, Courtney; Baker, Joel; Bamford, Holly. Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris (PDF). NOAA Technical Memorandum. 2009 [2021-07-09]. 
  2. Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood. EFSA Journal. 2016-06, 14 (6). doi:10.2903/j.efsa.2016.4501. 
  3. Thompson, Richard C.; Olsen, Ylva; Mitchell, Richard P.; Davis, Anthony; Rowland, Steven J.; John, Anthony W. G.; McGonigle, Daniel; Russell, Andrea E. Lost at Sea: Where Is All the Plastic?. Science. 2004-05-07, 304 (5672): 838–838. doi:10.1126/science.1094559. 
  4. 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 Luo, Yongming; Tu, Chen. Beat plastic pollution from the micro aspect: Towards sustainable development of researches in environmental microplastics. Chinese Science Bulletin. 2021-05-01, 66 (13): 1544–1546. doi:10.1360/TB-2021-0316. 
  5. 李道季; 朱礼鑫, 常思远, 张峰, 王璐. 海洋微塑料污染研究发展态势及存在问题. 华东师范大学学报(自然科学版). 2019, (3): 174–185 [2021-07-09]. doi:10.3969/j.issn.1000-5641.2019.03.019. 
  6. Lebreton, Laurent C. M.; van der Zwet, Joost; Damsteeg, Jan-Willem; Slat, Boyan; Andrady, Anthony; Reisser, Julia. River plastic emissions to the world’s oceans. Nature Communications. 2017-08, 8 (1): 15611. PMID 28589961. doi:10.1038/ncomms15611. 
  7. Woodall, Lucy C.; Sanchez-Vidal, Anna; Canals, Miquel; Paterson, Gordon L.J.; Coppock, Rachel; Sleight, Victoria; Calafat, Antonio; Rogers, Alex D.; Narayanaswamy, Bhavani E.; Thompson, Richard C. The deep sea is a major sink for microplastic debris. Royal Society Open Science. 2014-12, 1 (4): 140317. PMID 26064573. doi:10.1098/rsos.140317. 
  8. Peng, X.; Chen, M.; Chen, S.; Dasgupta, S.; Xu, H.; Ta, K.; Du, M.; Li, J.; Guo, Z.; Bai, S. Microplastics contaminate the deepest part of the world’s ocean. Geochemical Perspectives Letters. 2018-11: 1–5. doi:10.7185/geochemlet.1829. 
  9. Onink, Victor; Wichmann, David; Delandmeter, Philippe; Sebille, Erik. The Role of Ekman Currents, Geostrophy, and Stokes Drift in the Accumulation of Floating Microplastic. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019-03, 124 (3): 1474–1490. PMID 31218155. doi:10.1029/2018JC014547. 
  10. Isobe, Atsuhiko; Iwasaki, Shinsuke; Uchida, Keiichi; Tokai, Tadashi. Abundance of non-conservative microplastics in the upper ocean from 1957 to 2066. Nature Communications. 2019-12, 10 (1): 417. doi:10.1038/s41467-019-08316-9. 
  11. Evangeliou, N.; Grythe, H.; Klimont, Z.; Heyes, C.; Eckhardt, S.; Lopez-Aparicio, S.; Stohl, A. Atmospheric transport is a major pathway of microplastics to remote regions. Nature Communications. 2020-12, 11 (1): 3381. PMID 32665541. doi:10.1038/s41467-020-17201-9. 
  12. Chen, Guanglong; Feng, Qingyuan; Wang, Jun. Mini-review of microplastics in the atmosphere and their risks to humans. Science of The Total Environment. 2020-02, 703: 135504. PMID 31753503. doi:10.1016/j.scitotenv.2019.135504.