典型土壤中微塑料的測定方法研究

李雯星,吳亞梅,王 康,陳 偉,田佳宇,徐 笠②

1.中國地質大學(武漢)環境學院,湖北 武漢 430078;2.北京市農林科學院質量標準與檢測技術研究所,北京 100097;3.農產品產地環境監測北京市重點實驗室,北京 100097〕

微塑料作為一種新興污染物,近年來受到科學界和社會的廣泛關注[1]。微塑料是粒徑<5 mm的塑料污染物[2],包括碎片、薄膜、纖維、顆粒和泡沫等不同形狀,廣泛分布在水生和陸地生態系統以及大氣中。相比較于海洋等水環境,目前對于土壤環境微塑料的研究還很匱乏。事實上,大多數海洋塑料垃圾來源于陸地環境,土壤是一個巨大的微塑料儲存庫[3-4]。有研究表明積累在土壤中的微塑料會破壞土壤結構完整性,使土壤理化性質發生改變,進而影響整個土壤生態系統健康[5-7]。同時,微塑料也會直接或間接地影響植物生長發育,通過食物鏈傳遞進入人體,不利于人類健康發展[8-9]。隨著人們對微塑料來源及生態效應的認識日益加深,微塑料對生態環境的潛在風險也在增加。可降解塑料作為減輕當前不可降解塑料污染的解決方案之一,是塑料可能的工業發展方向[10],但可降解塑料在自然和受控條件下降解速率依舊較慢[11-15]。因此,開展可降解塑料等各種微塑料檢測對土壤微塑料引起的潛在生態和健康風險具有重要意義。

與水樣、沉積物和大氣等介質相比,土壤是一種非均相復雜介質,微塑料進入土壤環境后會與土壤中有機物結合形成土壤團聚體,微塑料可能被包裹在土壤團聚體中,且土壤類型、土壤有機質(SOM)含量和pH的不同增加了土壤微塑料分離難度[16-18]。學者們做了很多嘗試來改善將微塑料與土壤分離的方法,如基于洗脫原理提取微塑料的裝置[19]、利用空氣誘導溢流(AIO)開發兩步提取的浮選裝置[20]和再連續流動-氣浮分離一體化裝置[21],然而這些方法都存在一定缺點,如提取效率不高、未考慮可降解塑料和提取過程比較繁瑣等。能否從土壤中高效分離微塑料,有效去除土壤有機質和從土壤中提取各種類型微塑料[22-23]這兩點非常重要。不同土壤的理化性質不同,微塑料檢測尚缺乏統一標準方法,如何有效分離、純化不同土壤類型中微塑料是提高微塑料回收率的重要一步,也是檢測土壤微塑料的關鍵。

目前微塑料化學組分鑒定普遍采用的方法是傅里葉變換紅外光譜(FTIR)法,采用FTIR可以得到目標聚合物光譜圖像,通過與光譜庫中標準圖譜進行對比,識別出微塑料化學組分。FTIR有透射、反射和衰減全反射(attenuated total refraction, ATR)3種模式,操作簡單,譜圖特征性強?！?br>