【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】微塑料在雪冰、水體、土壤、沉積物、大氣等環(huán)境中廣泛分布，被認(rèn)為是全球重要新污染物之一。青藏高原冰凍圈地區(qū)遠(yuǎn)離人類活動密集區(qū)，是研究污染物來源、傳輸以及影響的天然實驗室。開展青藏高原冰凍圈地區(qū)不同環(huán)境介質(zhì)中微塑料分布特征以及環(huán)境效應(yīng)的研究，能夠提升對微塑料污染全球影響的認(rèn)識。
 

　　中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈化學(xué)與環(huán)境效應(yīng)研究團(tuán)隊針對微塑料在青藏高原冰凍圈地區(qū)的特征、來源與潛在影響等進(jìn)行了研究，并取得一系列成果。
 

　　基于青藏高原6條典型冰川(昂龍冰川、冬克瑪?shù)妆ā⒗匣?2號冰川、闊瓊崗日冰川、德姆拉冰川和白水河1號冰川)雪坑中微塑料的研究結(jié)果表明，6個雪坑中微塑料的平均豐度為339.22±51.85個/升(粒徑≥10　μm)，表現(xiàn)為青藏高原南部的微塑料豐度相對較高，而北部較低。低密度聚合物聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)和橡膠是主要的微塑料類型，在每個雪坑中以尺寸小于100　μm的碎片為主(圖1)。冰川上微塑料來源受當(dāng)?shù)厝祟惢顒优欧诺挠绊懀瑫r來自周邊地區(qū)的微塑料遠(yuǎn)距離大氣遷移也不容忽視。后向軌跡分析表明，來自南亞的大氣微塑料跨境傳輸對沉積到青藏高原冰川的微塑料起著重要作用。進(jìn)一步分析揭示，冰川中的微塑料與大氣礦物粉塵沉降有關(guān)。
 

　　研究結(jié)果顯示，青藏高原北部祁連山的自然土壤和農(nóng)田土壤中微塑料的平均豐度分別為29778和56123個/千克，檢測粒徑范圍為10～1000　μm。粒徑范圍在10～100　μm的微塑料占檢測到微塑料的84.1%。在檢測到的21種聚合物中，聚乙烯(PE)在農(nóng)田和自然土壤中均占主導(dǎo)地位。在自然土壤中，高海拔地區(qū)(>3000米)微塑料的豐度與海拔的升高呈正相關(guān)(圖2)。而在該地區(qū)的覆膜和未覆膜土壤中，覆膜土壤中微塑料的豐度((4.12　±　2.13)×105個/千克)高于未覆膜土壤((1.04　±　0.26)×105個/千克)，檢測到的微塑料以20～50　μm的碎片和聚酰胺(PA)為主。
 

　　高通量測序分析表明，塑料圈中的α多樣性(Chao1和香農(nóng)指數(shù))低于土壤中的α多樣性，且隨土壤中微塑料豐度的變化而顯著不同。隨著微塑料豐度的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)降解類群和光自養(yǎng)類群的比例也隨之增加，并顯示在塑料圈中富集。功能預(yù)測進(jìn)一步表明，微塑料的豐度影響了土壤的潛在功能，如與碳和氮循環(huán)相關(guān)的代謝途徑。與土壤環(huán)境相比，塑料圈中與有機(jī)物降解相關(guān)的功能豐度較高，且塑料圈的潛在健康風(fēng)險更高。根據(jù)冗余(RDA)分析，可以確定環(huán)境理化性質(zhì)和微塑料豐度對真菌群落的影響大于對細(xì)菌群落的影響(圖3)。這表明，微塑料豐度會影響微生物多樣性組成，并可能影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的整體性能。
 

　　總體上，青藏高原微塑料和納米塑料研究仍面臨諸多挑戰(zhàn)(圖4)，應(yīng)攻克幾個關(guān)鍵問題，包括厘清微塑料和納米塑料在多種環(huán)境區(qū)系中的特征，重建微塑料和納米塑料的歷史變化，揭示微塑料和納米塑料與其他污染物的協(xié)同變化特征等。
 

　　此外，需要分析微塑料和納米塑料的潛在來源，模擬微塑料和納米塑料在青藏高原上的遷移途徑，從而實現(xiàn)在典型的冰川-河流/湖泊流域尺度上跟蹤微塑料的遷移轉(zhuǎn)化過程。在微塑料和納米塑料對環(huán)境影響方面，基于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析以及模擬、評估冰凍圈萎縮導(dǎo)致的微塑料和納米塑料輸出，進(jìn)而揭示其對河流和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險。
 

　　上述成果發(fā)表在Science　Bulletin、Science　of　the　Total　Environment、Environmental　Pollution等期刊。西北研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點實驗室張玉蘭研究員、碩士研究生康強(qiáng)強(qiáng)等為論文第一作者，張玉蘭研究員為論文通訊作者。相關(guān)研究由中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、蘭州大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、英國斯伯明翰大學(xué)共同參與該研究。該研究獲第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、國家自然科學(xué)基金等項目聯(lián)合資助。
 

　　圖1　青藏高原典型冰川雪坑中微塑料的特征。其中：(a)　微塑料豐度，(b)　微塑料聚合物成分，(c)　微塑料形狀，(d)　微塑料尺寸分布。(YL-白水河1號冰川、DML-德姆拉冰川、KQGR-闊瓊崗日冰川、AL-昂龍冰川、DKMD-冬克瑪?shù)妆āHG-老虎溝12號冰川)。(Wang　Z　et　al.，2024)
 

　　圖2　青藏高原祁連山地區(qū)以及典型流域表土中微塑料豐度分布圖　(Kang　Q　et　al.，2024a，2024b)
 

　　圖3　土壤環(huán)境參數(shù)和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的　RDA　分析。(a)　細(xì)菌群落；(b)　真菌群落　(Li　L　et　al.，2024)
 

　　圖4　青藏高原冰凍圈地區(qū)微納塑料研究方向概述(Zhang　Y　et　al.，2024)