不容小觑的碎、微塑料大气传输途径：由偏远干旱地区农田向城市

杨 占，吕 凡，章 骅，王 伟，徐翔宇，邵立明，车宗贤，卢秉林，叶建锋，何品晶

（1.同济大学固体废物处理与资源化研究所，上海 200092；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃 兰州 730070；3.上海市环境科学研究院，上海 200233）

译者：杨 占；审查：吕 凡；单位：同济大学固体废物处理与资源化研究所

1 研究亮点

*土壤中碎塑料丰度随覆膜年限增加而提高，“温室+地膜”种植方式下土壤中微塑料丰度最高；

*预计农田连续覆膜25 a 后，每年向大气释放6.91～38.11 kg/hm2的塑料碎片；

*约有6 个/m2的微塑料沉积在距源头690 km 的城市。

2 背景

目前研究聚焦于微塑料对土壤微环境、土壤中无脊椎动物、植物及微生物等引发的区域原位影响，而其可能造成的跨区域影响鲜有报道。我国西北地区地膜技术的应用极大地促进了农业产量和效益的提高，但未能及时回收的地膜会导致大量塑料碎片残留在土壤中，进而产生微塑料。此外，在我国西北干旱和半干旱地区土壤风蚀现象较频繁，土壤中的塑料碎片可能在土壤颗粒受风力影响发生位置移动的过程中释放至大气，随沙尘暴迁移沉降在人口密集的城市。因此，本研究调查碎塑料（＞5 mm 的塑料碎片）和微塑料（＞50 μm 且＜5 mm 的塑料碎片）在西北覆膜农田土壤中的分布，并根据模型计算，推测其由覆膜农田向大气释放通量及微塑料的沉积区和沉积量，评估偏远半干旱地区农田中塑料碎片的扩散风险。

3 研究方法

在甘肃省武威市选定20 处农田作为采样点，分别于夏、冬两季进行采样。收集不同深度土壤样品后放于铁罐中寄送至实验室；在现场使用5 mm 金属筛网，筛取碎塑料带回实验室分析。采用浮选-试剂氧化方法预处理土壤样品，挑选出疑似微塑料的颗粒，并采用傅里叶红外显微成像光谱仪对其材质进行鉴定。根据富集指数、土壤风蚀量和覆膜年限等指标，建立数学模型，计算单位面积覆膜农田中塑料碎片的释放通量。并基于HYSPLIT 模型和全球资料同化系统数据，评估了微塑料的影响范围。

4 主要研究结果

覆膜农田土壤中的微塑料丰度（以湿基计）达46 个/kg。微塑料的形状以膜状为主，占比75.5%～80.9%，推测地膜是微塑料的主要产生源。在0～10 cm 深度的土壤中微塑料丰度显著高于20～30 cm 深度的，这可能是由于地膜主要铺设于土壤表层，碎裂后的迁移动力主要源于翻耕，一般不会深入翻耕作用深度之下。碎塑料丰度随地膜使用年限的增加而提高，但是微塑料丰度并没有显著差异，推测微塑料受风蚀作用影响，迁移至大气中。微塑料丰度最高的农田采用“温室+地膜”技术，该种植模式可有效避免风蚀，使得微塑料累积在土壤中。预计农田连续覆膜25 a 后，每年向大气释放6.91～38.11 kg/hm2的塑料碎片。在风蚀最为严重的2 月至4 月，约有23 个/m2的微塑料可飘散远至东南方向690 km 的城市。

5 结论与展望

西北覆膜农田中微塑料丰度不随覆膜年限增加而提高，但碎塑料却显著增加并根据模型预测了释放通量和扩散区域。今后，土壤中微塑料高效提取鉴定方法及其气体动力学当量直径计算等问题仍需研究解决。