以中国为例,由于大量使用塑料以及生态系统的循环,多地水源及地下水中都检测出微塑料。受微塑料污染的水源用于灌溉会导致相当一部分的微塑料输入农田,造成严重的微塑料污染。此外,由于水资源匮乏,多国都提倡使用净化后的污水来灌溉。目前,中国约有10%的耕地使用净化后的污水进行灌溉;以色列净化的污水中有85%以上用于灌溉;美国加利福尼亚州则决定在2030年前使净化污水的灌溉量达到总灌溉量的12%。然而,污水中不仅存在大量重金属、抗生素等污染物,也存在大量微塑料。灌溉也是微塑料输入农田的重要途径,其中污水灌溉造成的微塑料输入需受到重视。
3、有机肥使用
有机肥在生产过程中会混入一定浓度的微塑料,多国对于有机肥料中可以允许的微塑料残留都有一定的标准,如:德国要求肥料中可含有的塑料不可超过有机肥总质量的0.1%;澳大利亚允许有机肥中最高可以含有总质量0.5%的塑料。
4、其他途径
污泥由于具有丰富的有机质、氮、磷、钾及微量元素,可被用作肥料或改良剂而施于农田。
在欧洲和北美,有50%的污泥经处理后用于农业;在爱尔兰和芬兰,这一比例甚至达到80%。有研究指出:空气中存在微塑料,且会沉降进入陆地系统。大气中存在的微塑料有可能随着大气流动和沉降进入农田土壤。道路上汽车轮胎磨损产生的微塑料颗粒可以对邻近约100m的区域产生影响,其中约74%的轮胎磨损颗粒会直接进入路边5m以内的土壤。到2021年,全球的轮胎磨损颗粒年释放量达7.22×109t。随着道路的修建和车辆的不断增加,预计未来因轮胎磨损而输入农田的微塑料量会不断增加。
三、检测技术
1、直接分析法
直接分析法主要指热分析技术,通过聚合物热降解产物的特定片段信息,在气相色谱(GC)中进行产物分离,随后采用气相质谱仪(MS)分析出微塑料的种类,并得出物质的质量分数。热技术现已广泛应用于聚合物:PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和PVC(聚氯乙烯)的检测,对于这些聚合物匹配至少一种特征降解产物为标记物,用于在土壤基质中进行鉴定。主要方法包括热解气质联用(Py-GC-MS)、热重分析法(TGA)与热萃取热脱附-气相色谱-质谱联用(TED-GC-MS)相结合、热重分析法(TGA)与热解吸-气相色谱-质谱联用(TDS-GC-MS)相结合。
2、间接分析法
四、危害
1、对土壤理化性质的影响
塑料进入土壤后,会通过化学和物理途径影响土壤性质。化学途径包括随着塑料本身降解而产生的增塑剂、抗氧化剂等;物理途径则是指微塑料不同的形状和大小会对土壤性质产生影响。微塑料可以改变土壤结构和性质,一定量的微塑料输入土壤,可能会导致土壤退化。土壤微塑料丰度增加会降低土壤孔隙度和空气循环,改变微生物群落,导致土壤结构和肥力改变,进而影响土壤动植物的生长和发育。
2、对土壤动物的影响
土壤动物是陆地生态系统中生物量最大的组分,具有门类全、种类多、数量庞大的特点,它们直接或间接参与土壤中的物质和能量转化,是土壤生态中重要的一环。土壤动物的健康关乎土壤生态的健康和完整。微塑料进入动物体内会产生氧化应激,破坏其体内的环境并产生毒害作用,从而对动物的生长发育和繁殖造成一定的影响。微塑料主要通过被摄入的方式
进入土壤动物体内,高浓度微塑料会严重抑制土壤生物的发育和繁殖,增加致死率。除此之外,微塑料改变了土壤的团聚体结构、孔隙等理化性质,有可能降低了土壤中氧气的含量,进一步威胁土壤动物的生存。多种土壤动物可以摄入、降解微塑料,存在生物防治微塑料的潜力。
3、对植物的影响
土壤中的微塑料可以被植物根系富集,通过蒸腾拉力进入植物体内,再随着植物体内的养分循环而分布于植物的根、茎、叶和果实中,并影响植物的萌发和叶绿素含量,还会诱导氧化应激反应而影响植物的健康。微塑料也可以通过影响植物叶绿素的含量进而影响植物生长。如PE微塑料的暴露降低了生菜中叶绿素a的含量;微塑料被植物吸收后,通过改变其生长指标和生理生化过程来影响植物,影响程度取决于微塑料的种类、浓度等。