冰凍圈地區微塑料研究獲進展

　　微塑料通常指尺寸小于5 mm的塑料纖維、薄膜、碎片、微球等。微塑料具有質量輕、體積小、不易分解等特性，在水體、土壤、沉積物、大氣等環境中廣泛分布，帶來潛在的氣候環境影響，被認為是全球重要的環境污染問題之一。南北極以及青藏高原等典型冰凍圈地區通常遠離人類活動密集區，是探究污染物來源、傳輸以及影響的天然實驗室。特別是微塑料在冰凍圈地區的分布特征以及遷移轉化過程的研究，逐漸成為冰凍圈化學研究的新領域。 

　　中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈化學與環境研究團隊針對微塑料在冰凍圈地區的特征及其來源等進行研究（圖1），并取得系列成果。研究基于青藏高原表土樣品的分析，揭示出高原表土中微塑料平均豐度為47.12個/kg（范圍：5-340個/kg），高值出現在距離城鎮較近的地區，如拉薩、那曲和林芝等（圖2）。與其他地區土壤中微塑料數據相比，青藏高原表土中微塑料含量相對較低；纖維占檢測到的微塑料顆粒的43.54%，其次是碎片（32.20%）和薄膜（23.78%）；微塑料主要成分是聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯；小尺寸微塑料（50-500μm）約占所有微塑料的66%。 

　　藏東南地區德木拉冰川雪坑中微塑料的平均豐度為9.55±0.9個L^-1，主要形態為塑料纖維和薄膜，尺寸以小于200μm的為主導（圖3）。德木拉冰川微塑料沉積通量約為7640±720至9550±900個 m^-2 yr^-1，冰川融水輸出量約為5.9±1.3×10⁹至6.6±1.4×10⁹個yr^-1，表明該冰川融水可能是下游水生生態系統中微塑料的重要來源。同時，模擬結果表明，藏東南冰川區微塑料主要來源于大氣遠距離傳輸。 

　　科研團隊基于全球不同冰凍圈地區（包括南北極、青藏高原、阿爾卑斯以及安第斯山等區域）微塑料的研究，系統總結了雪冰中微塑料研究的方法以及分布特征（圖1）。對雪冰采樣、預處理和微塑料識別方法的總結表明，由于目前缺乏統一標準的采樣流程與檢測方法，使雪冰中微塑料的豐度、尺寸分布、形狀和聚合物組成呈現顯著差異。在北極和南極地區，海冰及其上覆積雪對微塑料的臨時儲存、傳輸和釋放尤為重要；陸地積雪和山地冰川中微塑料的研究則強調了大氣傳輸的重要性。青藏高原、安第斯山脈、阿爾卑斯山等冰川區域，被認為是中低緯度地區人類活動排放的微塑料的重要匯，冰芯微塑料記錄也可為探究人類活動污染物的歷史變化提供新見解（圖4）。同時，近期研究發現微塑料具有吸光特性，其對冰凍圈消融的氣候環境影響亟待深入研究，冰凍圈地區微塑料對碳循環的潛在影響也亟待進一步加強研究。該研究進一步強調了大氣傳輸是微塑料傳輸進入偏遠冰凍圈地區的重要途徑；海冰及其上覆積雪中微塑料隨洋流的遷移是北極和南極地區微塑料傳輸的重要途徑。 

　　同時，研究系統總結了大氣微塑料采樣方法、前處理方法、檢測分析以及模式模擬，梳理了不同地區大氣微塑料豐度及其分布情況（圖5），指出不同采樣與檢測分析方法對塑料特征影響較大。亟需進一步加強在青藏高原等偏遠地區進行大氣微塑料的研究，是認識微塑料全球循環的關鍵過程。 

　　近日，相關研究成果發表在Earth-Science Reviews、Environmental Pollution、Science of the Total Environment等上。相關工作由西北研究院、蘭州大學、華東師范大學、暨南大學以及英國斯特拉斯克萊德大學等共同完成。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、第二次青藏高原綜合科學考察研究、中科院“西部之光”人才培養計劃及西北研究院冰凍圈科學國家重點實驗室資助課題等的支持。

　　論文鏈接：1、2、3、4 

圖1.全球冰凍圈地區微塑料研究分布圖 

圖2.青藏高原表土中微塑料豐度分布圖（Yang L et al., 2022, SOTE） 

圖3.藏東南德木拉冰川雪坑中微塑料尺寸、顏色、形狀以及化學組成特征及其豐度的垂直分布（Wang Z et al., 2022, EP） 

圖4.典型冰凍圈地區微塑料傳輸以及遷移轉化過程及其潛在的氣候環境影響示意圖（Zhang Y et al., 2022, ESR） 

圖5.全球大氣微塑料研究站點及其分度分布（Luo X et al., 2022, SOTE）