专家研究成果 | 湿地大气微塑料输入的时空模式、驱动因素以及独特的生态影响
时间：2024-12-04 阅读：35
近日，北京大学黄艺教授课题组在“Water Research”上发表了题为“Atmospheric microplastic input into wetlands: Spatiotemporal patterns, drivers and ecological impacts”的研究论文，由徐力波博士研究生作为第一作者完成。
大气是地表和水体生态系统中污染物的重要来源之一。近来，大气对水生生态系统中微塑料输入的影响引起了广泛关注。湿地是多种水体生态系统中主要的微塑料汇聚区之一，但关于大气微塑料进入湿地的许多细节尚不明确，尤其是在污染输入的时空模式和生态影响方面。本研究在中国长江流域下游的 11 个经济发达城市收集了四季的大气沉降和苔藓组织样本，并使用配 Clarity 软件的 8700 LDIR 红外成像仪器进行了微塑料颗粒的全自动检测。该方法能够捕获颗粒的图像、光谱数据和形态学分析，并对单个微塑料颗粒进行聚合物类型匹配。全自动化且基于图像的处理方式确保了结果的标准化和可比性，而严格的预处理和颗粒识别程序则保证了有机颗粒的准确识别。
在研究区域，大气微塑料的平均沉积速率为 512.31 items m−2 d−1，相当于每年向总面积为 1652 平方公里的调查湿地贡献约 17.46 吨塑料。检测到的微塑料主要由聚酰胺（PA）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）组成，尺寸分布范围为 20 μm 到 2302 μm，颗粒是最主要的形态。与此相对应，研究区域湿地苔藓样本中截获的微塑料也得出了类似的结果。后续分析表明，微塑料进入湿地的模式在雨季和非雨季之间存在差异，主要受风速、降雨量和臭氧浓度等自然因素的影响。同时，民用车辆密度和纺织工业的发展是驱动微塑料沉积的主要社会经济因素。进一步的室内实验结果表明，苔藓叶状细菌群落的结构和功能受到微塑料丰度和粒径的影响，这表明空中沉降的微塑料对湿地生态系统具有独特的生态风险。
黄艺
教授
现任北京大学环境科学与工程学院教授，博士生导师，北京大学深圳研究院海洋生物资源与环境研究所所长，从事环境生态和环境生物技术以及海洋微生物资源挖掘和产业化工作，在污染环境和极端生镜下的微生物生态过程、环境修复生物技术和微生物资源挖掘方面具有独特的建树。
胡敏
教授
北京大学教授、北京大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室主任，国家杰出青年基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授。环境保护部“国家环境保护专业技术领军人才”。荣获“中国青年女科学家”奖，美国地球物理学会会士。亚洲气溶胶学会 Fellow 和中国环境科学学会首届会士。长期从事大气颗粒物来源、二次转化及其环境影响和控制对策研究，主持国家自然科学基金重点和集成项目、科技部重点研发计划项目和总理基金项目等，发表 PNAS、Environ. Sci. Technol. 和 Atmos. Chem. Phys. 等 SCI 文章，H 因子 94。获国家自然科学二等奖 1 项，国家科技进步二等奖 1 项，教育部科技进步一等奖 2 项和自然科学奖一等奖 2 项，环境保护部一等奖 2 项二等奖 1 项。曾任 J. Aero. Sci. 学术刊物主编，现任新刊 npj Clean Air 主编。世界气象组织 (WMO) 全球大气观测计划 (GAW) 气溶胶科学咨询组成员。
徐力波
博士研究生
师从黄艺教授，现于北京大学就读博士研究生，研究方向为大气微塑料传输过程及其对下垫面微生态影响，以第一作者于 Environ. Sci. Technol. 和 Water Res. 等期刊发表学术论文 6 篇。
用户反馈
为了探究大气对下垫面生态中微塑料污染的面源输入总量和特征，我们采用了8700 LDIR激光红外成像光谱仪对大气降尘样品中的微塑料进行上机检测。LDIR具备自动化、高通量的的颗粒识别和红外光谱读取功能，可根据专门为微塑料研究而建立的数据库准确地匹配检测颗粒的聚合物成分。上机后的全自动化流程大大减少了人工操作和时间成本，能够快速获取有关微塑料尺寸、形状和聚合物类型等多项参数。
通过使用8700 LDIR激光红外成像技术，我们的研究发现了大量尺寸在10-50微米之间的微小塑料颗粒，共涵盖了24种不同的聚合物类型。这些发现远远超过了传统的人工目视检查结果，极大地提升了我们对大气传输加剧其他生境中微塑料污染的了解，为更有效地管理大气微塑料问题提供了有力的数据支持。
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