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眼不见、心仍念:原子能机构和粮农组织启动溯源研发——土壤中微塑料污染的影响

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塑料在农业中被广泛用作土壤覆盖物,在温室农业中也应用广泛,这些应用已成为土壤中塑料污染的一个主要来源。(照片来源:H. Wang/佛山大学)

海洋表面漂浮着一堆堆垃圾的景象已成为号召解决塑料污染的宣传画,但这一挑战比眼见的更大、更复杂。虽然塑料和微塑料(小于5毫米的颗粒)不断累积并影响着海洋环境,但问题的根源很大程度上却在于陆地污染。发表在《全球变化生物学》上的一项研究显示,陆地塑料污染往往会流入海洋,其数量估计至少是海洋塑料污染的四倍。为了应对这一日益严峻的挑战,原子能机构正在启动一个协调研究项目,以解决陆地塑料污染问题。

澳大利亚纽卡斯尔大学环境化学教授、最近发表的土壤中的微塑料研究报告的合著者Nanthi Bolan说:“土壤是通过土壤侵蚀和地表径流进入海洋的微塑料的主要来源,土壤在污染物转化和随后转移到其他环境组成部分(包括含有微塑料的海洋和含有氧化亚氮等排放气体的大气)的过程中起着重要作用。”塑料经由填埋处置,或者经由农业使用塑料薄膜或施用受微塑料污染的堆肥,而沉降到土壤中。Bolan补充说:“与从陆地转移的微塑料相比,直接处置到海洋中的塑料相对数量并不那么突出。微塑料比沙子、淤泥和粘土等土壤颗粒都轻,很容易进入水流。”

为了帮助减轻塑料污染及其对环境、生物和食物链的整体影响,原子能机构与联合国粮食及农业组织 (粮农组织)合作,正在启动研究与发展工作,利用核技术研究微塑料的去向。粮农组织/原子能机构粮农核技术联合中心水土管理和作物营养科科长Lee Heng说:“微塑料污染的溯源以及认识的提升将非常有助于防止微塑料进入环境。此外,了解塑料和相关污染物的行为机制将有助于确定对环境的影响,以及利用微生物降解微塑料的潜力。”

2020年,原子能机构购置了气相色谱-燃烧-同位素比质谱测定设备。其应用之一就是特定化合物稳定同位素技术。Heng解释说,该技术将用于检测各种微生物群对合成塑料基材的降解能力。除特定化合物稳定同位素之外,还将利用碳同位素比研究微塑料的温室气体排放。塑料污染是加剧气候变化的二氧化碳、甲烷和乙烯等温室气体的来源。

Bolan说:“我们通过填埋而随意处置塑料,在化妆品中使用微珠,在纺织品中使用超细纤维,这些都造成了塑料污染。人们正努力生产可生物降解的塑料,这或许会为塑料污染提供某种解决方案,但生物塑料可能并非管理塑料污染的高招。”

常用可生物降解的塑料“在自然条件下仍保持其机械完整性,如果被海洋或陆地动物摄取,可能会造成身体伤害,”Bolan补充道,“在自然环境和工程环境中可生物降解的生物塑料的最终去向可能会是一个问题。填埋场厌氧环境中生物降解的一种产物是甲烷。”此外,这些生物塑料需要在高温、曝气和湿度受控的条件下才能完全降解。

食物链中的微塑料

微塑料,特别是微塑料降解产生的纳米塑料,由于体积很小,可以进入生物体内脏器官,并可能携带附着的污染物。这些污染物包括多氯联苯之类的持久性有机污染物,以及汞和铅等微量金属。在生物体内或其身上累积的塑料和污染物会进入食物链,并可最终转移到人类身上,引发日益加剧的食品安全关切。

粮农组织/原子能机构联合中心的实验室配备了研究食品中微塑料状况的设备。联合中心粮食和环境保护科科长Andrew Cannavan说:“能量色散X射线光谱仪、红外和喇曼光谱仪等技术可用于筛查食品中的塑料,从而进行风险评定和管理。”他还补充说,原子能机构既有能力,又有仪器仪表,可以开发和转让塑料添加剂和组分分析方法,这些添加剂和组分属于塑料和微塑料污染引发的一个问题。

更多了解原子能机构在环境问题方面的工作。

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