趙遠(yuǎn)昭，張強(qiáng)英，楊俊，王依琳，布多

（西藏大學(xué) 理學(xué)院，西藏 拉薩 850000）

自20 世紀(jì)初塑料的問世以來，它以自身輕質(zhì)、耐用、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)迅速風(fēng)靡多個(gè)行業(yè)。但在塑料行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，由于對(duì)廢棄塑料的不當(dāng)處理以及其自身的難降解性，致使大量塑料垃圾累積。據(jù)Plastic Europe年度報(bào)告的數(shù)據(jù)顯示，2018年全球塑料產(chǎn)量約為3.59 億t，從20 世紀(jì)50年代開始，全球塑料生產(chǎn)總量已超過80 億t，生產(chǎn)總量之大意味著塑料垃圾的大量產(chǎn)生，而在這些垃圾中只有9%得到回收利用，12%進(jìn)行了焚燒處理，余下的大部分垃圾不能得到有效處理，而直接被丟棄到環(huán)境中[1]。這些未被處理的塑料垃圾隨著光照等因素在自然環(huán)境中緩慢分解，從而形成微塑料等小塑料顆粒。

2004年英國(guó)學(xué)者湯普森首次提出微塑料這一新名詞，指出小粒徑的塑料是微塑料?，F(xiàn)今學(xué)界普遍認(rèn)為微塑料是指尺寸在1 μm～5 mm 的塑料顆粒。微塑料的產(chǎn)生只有人類活動(dòng)這一個(gè)來源。其可以在環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，并可隨大氣、洋流等外力進(jìn)行遷移，如圖1 微塑料可從較發(fā)達(dá)地區(qū)借助大氣傳輸?shù)竭_(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)，進(jìn)而隨冰川融水、河流等媒介進(jìn)入農(nóng)田、湖泊造成微塑料污染。根據(jù)它的產(chǎn)生機(jī)制，微塑料可劃分成原生微塑料與次生微塑料兩種類型。前者是指為某些特定功能而制造的微塑料顆粒；后者是指大塑料在環(huán)境中經(jīng)各種物理、化學(xué)等作用從而破碎、降解產(chǎn)生的小粒徑塑料[2]。其形狀多樣，如圖2，一般有球狀、纖維狀等形狀。由于微塑料粒徑較小，可吸附周圍持久性有機(jī)污染物或重金屬，且易被生物所捕食，從而進(jìn)入食物鏈中富集，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生威脅，而且會(huì)影響人體健康[3]。目前微塑料造成的污染問題正成為一個(gè)十分嚴(yán)峻的環(huán)境問題，對(duì)微塑料的相關(guān)研究已成為廣大學(xué)者的關(guān)注點(diǎn)。人們對(duì)于微塑料的研究最早起步于海洋方面的研究，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿鳌⒑次⑺芰涎芯俊?/p>

圖1 微塑料傳輸示意圖

圖2 典型微塑料形狀圖[4]

隨著研究的逐步擴(kuò)展與深入，人們從研究微塑料在水、土、大氣中的賦存影響，發(fā)展到研究微塑料的來源，對(duì)生物體、生態(tài)環(huán)境的危害以及其傳輸機(jī)制。目前對(duì)于微塑料的研究集中于我國(guó)沿海地區(qū)和河流、湖泊中，對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的微塑料研究較少。

青藏高原作為“亞洲水塔”，其對(duì)周邊水環(huán)境的重要性不言而喻；同時(shí)青藏高原也保護(hù)著我國(guó)的生態(tài)環(huán)境安全，是天然的生態(tài)保護(hù)屏障。青藏高原雖然是現(xiàn)今微塑料污染研究的熱點(diǎn)區(qū)域，但在該地區(qū)的微塑料研究較少，目前研究重點(diǎn)多是微塑料豐度、形態(tài)特征及來源，對(duì)于微塑料在不同介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、不同來源貢獻(xiàn)率以及在不同介質(zhì)中產(chǎn)生的污染影響等重要問題還未探究。因此亟須開展更廣泛更深層次的研究。從微塑料研究方法、青藏高原微塑料研究進(jìn)展等方面進(jìn)行了系統(tǒng)綜述，分析目前的研究現(xiàn)狀并提出對(duì)未來微塑料研究方法，以及在青藏高原的研究方向的展望，為更好地研究、保護(hù)青藏高原生態(tài)安全提供依據(jù)。

1 微塑料研究方法

系統(tǒng)、合理、準(zhǔn)確的微塑料分析檢測(cè)方法是開展微塑料環(huán)境污染評(píng)估工作的重要前提和基礎(chǔ)。目前微塑料研究主要從采樣、分離、檢測(cè)分析等幾個(gè)方面進(jìn)行，在這些階段常用研究方法主要如下。

1.1 樣品采集方法

1.1.1 水體樣品采集方法

水體樣品的采集對(duì)象主要是水樣和水底沉積物。水樣采集主要有過濾式采集和拖網(wǎng)式采集兩種方式。過濾式適用于靜置定點(diǎn)的樣品采集，此方法采樣較方便，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)硬件要求低，但是采樣體積較??；拖網(wǎng)法適用范圍較廣，在對(duì)水體進(jìn)行采樣時(shí)要根據(jù)水體環(huán)境選擇合適網(wǎng)眼的拖網(wǎng)來采集樣品，避免出現(xiàn)網(wǎng)眼過小被雜物堵塞或網(wǎng)眼過大漏失小粒徑微塑料等狀況影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。沉積物樣品采集根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選擇合適的采樣工具來采樣，例如不銹鋼鏟、范文咬合采樣器等工具。

1.1.2 土壤樣品采集方法

土壤樣品采集首先在研究區(qū)域按照對(duì)角線法/梅花法等布點(diǎn)方法進(jìn)行土樣采集。之后用直接選擇法、集中采樣法、大樣本法來采集微塑料。直接選擇法是從所采集樣品中通過觀察直接選取微塑料，主要用于粒徑在1～6 mm 的塑料顆粒; 集中采樣法是對(duì)所采集樣品進(jìn)行過濾、篩分，遴選出所需樣本從而進(jìn)行分析；大樣本法一般用于微塑料粒徑小、難以通過視覺辨別微塑料的情況。

現(xiàn)今在大氣微塑料方面的研究相對(duì)較少，其采樣方法多是探索性研究，致使目前尚未有較為統(tǒng)一、高效的方法。

1.2 微塑料分離方法

采集得到的水體或土壤樣品中的微塑料往往伴有雜質(zhì)不能對(duì)樣品進(jìn)行直接檢測(cè)，因此需根據(jù)實(shí)際情況選用合適的分離方法對(duì)樣品進(jìn)行分離預(yù)處理。水體樣品中常用的預(yù)處理方法有目視篩選法、化學(xué)消解法；土壤樣品中常用方法有篩分法、密度分離法、靜電分選法和加壓流體萃取法等[6]。幾種分離方法的特性及適用范圍見表1。

表1 樣品中微塑料分離方法及特性

1.3 微塑料分析檢測(cè)方法

微塑料檢測(cè)分析主要從物理和化學(xué)兩方面進(jìn)行分析，來探究其形態(tài)特征、化學(xué)性質(zhì)等。常用的檢測(cè)方法有目視法、顯微鏡觀察法、光譜法、熱解分析法等方法。其中光譜法主要有傅里葉變換紅外光譜法和拉曼光譜法，熱解分析法主要有熱解氣相色譜質(zhì)譜法、熱重分析法、熱萃取-熱解氣相色譜質(zhì)譜法。每種方法都有其不同的適用范圍和特點(diǎn)具體如表2 所述。

表2 微塑料檢測(cè)方法及特性

2 青藏高原微塑料研究現(xiàn)狀

青藏高原地形獨(dú)特、地質(zhì)條件多樣，平均海拔在4 000 m 以上，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)復(fù)雜。這些因素使得該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，再加上冰川融化、土地沙漠化等自然災(zāi)害，使該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)安全受到影響。其重要的生態(tài)環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略地位以及獨(dú)特的環(huán)境系統(tǒng)組成引起了人們對(duì)于該地區(qū)研究的興趣。

目前關(guān)于青藏高原微塑料的研究已有一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)報(bào)道。研究對(duì)象主要是水體環(huán)境，土壤、大氣、冰川環(huán)境中的研究次之，研究?jī)?nèi)容主要關(guān)注于水體、土壤、大氣等環(huán)境介質(zhì)中微塑料的豐度、形態(tài)和空間分布特征及來源分析。

2.1 水環(huán)境中的微塑料研究

水環(huán)境中的微塑料多存在于地表水體、湖泊、海洋中。作為“亞洲水塔”的青藏高原，有著豐富的水資源，水環(huán)境中微塑料的研究由此成為學(xué)者們?cè)谇嗖馗咴_展微塑料研究的最佳探究對(duì)象。

青藏高原分布著世界上最多的高海拔內(nèi)陸湖泊，面積在1 km2以上的湖泊就有1 000 多個(gè)。人們對(duì)于青藏高原微塑料的研究首先開始于湖泊微塑料研究，主要探究了湖泊微塑料豐度及來源。早在2015年，Zhang 等[16]在色林錯(cuò)、格仁錯(cuò)、吳如錯(cuò)、木糾錯(cuò)4 個(gè)偏遠(yuǎn)湖泊采集的沉積物樣品中均檢測(cè)出了微塑料，這一研究首次證明了即使在人類活動(dòng)影響極低的青藏高原偏遠(yuǎn)內(nèi)陸湖泊也有微塑料的存在，之后人們對(duì)于青藏高原地區(qū)水環(huán)境微塑料的研究逐步擴(kuò)展，研究從湖泊微塑料轉(zhuǎn)向湖泊——河流微塑料，來探究河湖系統(tǒng)間微塑料的聯(lián)系。Xiong 等[17]在青海湖地區(qū)采集水體、沉積物和魚類樣品進(jìn)行微塑料研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)湖泊地表水的微塑料豐度最高，魚類豐度最低，且湖泊中微塑料多為小顆粒，河流中微塑料主要為大顆粒。通過來源分析發(fā)現(xiàn)旅游業(yè)是該地微塑料的一個(gè)主要來源。盧宏瑋課題組[18]在青藏高原進(jìn)行地表水（主要包括：淡水、鹽湖、生活污水和農(nóng)村河流）微塑料的豐度和來源研究。發(fā)現(xiàn)樣品中微塑料豐度較低，多呈纖維狀，并且發(fā)現(xiàn)鹽分可加快微塑料的碎片化，經(jīng)來源分析發(fā)現(xiàn)地區(qū)生活廢水和旅游業(yè)是其主要來源。以往關(guān)于青藏高原河流、湖泊微塑料研究區(qū)多在低海拔地區(qū)，對(duì)于高海拔地區(qū)的微塑料情況了解較少，為此該課題組[19]對(duì)青藏高原高海拔地區(qū)河流水體及沉積物中的微塑料進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)高海拔地區(qū)的小粒徑微塑料數(shù)量更多，主要來源于生活污水。并且發(fā)現(xiàn)微塑料的豐度與海拔呈負(fù)相關(guān)，與微塑料的豐度與水質(zhì)指標(biāo)也有一定的關(guān)系，特別與COD 有著極大的關(guān)系。

2.2 土壤環(huán)境中的微塑料研究

我國(guó)關(guān)于土壤環(huán)境中微塑料的研究相較于水環(huán)境中的研究較少，起步較晚。土壤是許多微塑料的源和匯，如圖3，土壤中微塑料來源多種多樣[2]。地表徑流、地膜和塑料垃圾的殘留分解是其主要來源。進(jìn)入土壤中的微塑料由于性質(zhì)不同對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、植物以及農(nóng)作物會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。且部分土壤中微塑料可通過侵蝕和地表徑流等方式進(jìn)入水體，造成水體污染。

圖3 土壤中微塑料主要來源[2]

青藏高原地區(qū)晝夜溫差大、平均氣溫低，這些環(huán)境條件的限制使得地膜、大棚等設(shè)施農(nóng)業(yè)成為該地區(qū)主要的農(nóng)業(yè)形式，但由于青藏高原紫外線照射強(qiáng)烈，促使長(zhǎng)期暴露在此環(huán)境下的地膜加速老化和風(fēng)化。再加上近年來地膜和大棚在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，種種因素導(dǎo)致土壤中塑料碎片的大量積累，最終分解成小顆粒微塑料造成土壤微塑料污染[20]。

目前關(guān)于青藏高原土壤微塑料污染狀況已有一些報(bào)道，研究多集中在青藏高原東部地區(qū)。盧宏瑋[21]團(tuán)隊(duì)在青藏高原東北部地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域土壤微塑料主要以小顆粒、薄膜形態(tài)存在，聚丙烯和聚乙烯是其主要的聚合物。分析來源發(fā)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)是土壤微塑料的主要貢獻(xiàn)者。這一研究說明青藏高原土壤中存在微塑料，并且與地膜覆蓋等設(shè)施農(nóng)業(yè)形式的使用有著重要的聯(lián)系。為了更有針對(duì)性、更具代表性地分析青藏高原地區(qū)土壤微塑料污染程度，該團(tuán)隊(duì)[22]在青藏高原的典型農(nóng)牧區(qū)——東南部地區(qū)采集農(nóng)田與草地土樣來研究微塑料的空間分布特征和來源。結(jié)果說明農(nóng)田與草地土壤中均有微塑料，其中覆蓋農(nóng)田的豐度最高。樣品中微塑料形狀多是薄膜，組分主要是聚酯和聚丙烯，說明設(shè)施農(nóng)業(yè)是土壤微塑料的一個(gè)重要來源。另外該課題組發(fā)現(xiàn)土壤微塑料的豐度與設(shè)施農(nóng)業(yè)覆蓋時(shí)間和人為活動(dòng)呈正相關(guān)，覆蓋時(shí)間越長(zhǎng)，人為活動(dòng)越多，則微塑料豐度越高。

2.3 大氣、冰川環(huán)境中的微塑料研究

青藏高原大氣微塑料研究鮮有報(bào)道，人們對(duì)于該區(qū)域的微塑料研究通常和冰川微塑料一起進(jìn)行。在冰川帶人類活動(dòng)強(qiáng)度低，大氣沉積是冰川質(zhì)量的主要影響因素，因此冰川成為了大氣微塑料的最佳研究對(duì)象。作為世界上重要的冰凍圈之一，青藏高原擁有世界上除南北極外最多的冰川，是大氣、冰川微塑料豐度及傳輸?shù)慕^佳研究區(qū)域?？凳啦龍F(tuán)隊(duì)[23]對(duì)青藏高原南部冰川進(jìn)行了微塑料的賦存、特征及來源的調(diào)查研究，結(jié)果在槍勇冰川和老虎溝12 號(hào)冰川雪冰樣品中均發(fā)現(xiàn)了微塑料，這是人們首次報(bào)道關(guān)于青藏高原高海拔冰川微塑料的研究結(jié)果，隨后經(jīng)源解析發(fā)現(xiàn)青藏高原地區(qū)冰川中的微塑料主要受到南亞、中亞等大氣污染物跨境傳輸?shù)挠绊懺斐傻?，表明微塑料可?jīng)大氣傳輸?shù)竭_(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)造成微塑料污染。現(xiàn)今雖有研究說明青藏高原冰川、河流中有微塑料的存在，但研究多關(guān)注于微塑料的豐度和組成，而忽略了微塑料在大氣-冰川-湖泊中的遷移。董慧科[24]針對(duì)這一問題在納木錯(cuò)流域開展關(guān)于冰川-湖泊系統(tǒng)中微塑料的賦存和釋放特征的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)納木錯(cuò)流域微塑料污染水平與人口稠密地區(qū)相比較低，大氣沉降物中微塑料多是中等粒徑，冰川徑流中多以小顆粒為主。采集的水樣中纖維和薄膜是主要的形態(tài)。經(jīng)氣團(tuán)軌跡分析結(jié)果得出外界微塑料可隨大氣傳輸進(jìn)入青藏高原并在冰川中長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

3 結(jié)論與展望

微塑料現(xiàn)今已廣泛存在于青藏高原的水體、土壤等環(huán)境中，人為活動(dòng)、旅游業(yè)發(fā)展、污染物跨境傳輸?shù)仁瞧渲饕獊碓础ｋm然微塑料污染水平相較于其他地區(qū)較低，但由于青藏高原生態(tài)環(huán)境的脆弱性及特殊性，青藏高原微塑料研究工作尚有不足，因此需更加密切關(guān)注該地區(qū)微塑料污染情況。結(jié)合目前對(duì)于青藏高原地區(qū)微塑料的研究進(jìn)展，建議今后對(duì)青藏高原微塑料的研究與防控可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

3.1 選取不同時(shí)期進(jìn)行對(duì)比研究如農(nóng)耕期與休耕期、旅游淡旺季；增加樣本數(shù)量，開展水體、土壤微塑料的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究工作，為研究微塑料的豐度和空間分布特征及傳輸提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 廣泛開展對(duì)土壤微塑料的研究，深入分析其來源；開展設(shè)施農(nóng)業(yè)利用過程中微塑料降解特性及在水中的遷移變化研究；同時(shí)研究微塑料對(duì)高原地區(qū)農(nóng)作物的危害影響，為防治土壤微塑料污染提供依據(jù)。

3.3 重視冰川微塑料研究，深入分析冰川微塑料的來源及傳輸。分析冰川中微塑料對(duì)于冰雪融化及湖泊環(huán)境的影響。

3.4 完善垃圾處理設(shè)施。根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)實(shí)情況適當(dāng)建設(shè)、增加垃圾處理廠，提高垃圾回收處理率，減少日常塑料垃圾輸入環(huán)境的數(shù)量。

3.5 加強(qiáng)當(dāng)?shù)鼐用竦睦厥找庾R(shí)，避免塑料垃圾進(jìn)入周邊水環(huán)境及土壤造成污染。

3.6 相關(guān)旅游部門應(yīng)強(qiáng)化廢棄塑料垃圾的回收處理管理，減少因旅游發(fā)展引起的塑料垃圾污染。