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專家研究成果 | 濕地大氣微塑料輸入的時(shí)空模式、驅(qū)動(dòng)因素以及獨(dú)特的生態(tài)影響
近日，北京大學(xué)黃藝教授課題組在“Water Research”上發(fā)表了題為“Atmospheric microplastic input into wetlands: Spatiotemporal patterns, drivers and ecological impacts”的研究論文，由徐力波博士研究生作為第一作者完成。
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大氣是地表和水體生態(tài)系統(tǒng)中污染物的重要來源之一。近來，大氣對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中微塑料輸入的影響引起了廣泛關(guān)注。濕地是多種水體生態(tài)系統(tǒng)中主要的微塑料匯聚區(qū)之一，但關(guān)于大氣微塑料進(jìn)入濕地的許多細(xì)節(jié)尚不明確，尤其是在污染輸入的時(shí)空模式和生態(tài)影響方面。本研究在中國長江流域下游的 11 個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市收集了四季的大氣沉降和苔蘚組織樣本，并使用配 Clarity 軟件的 8700 LDIR 紅外成像儀器進(jìn)行了微塑料顆粒的全自動(dòng)檢測。該方法能夠捕獲顆粒的圖像、光譜數(shù)據(jù)和形態(tài)學(xué)分析，并對(duì)單個(gè)微塑料顆粒進(jìn)行聚合物類型匹配。全自動(dòng)化且基于圖像的處理方式確保了結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化和可比性，而嚴(yán)格的預(yù)處理和顆粒識(shí)別程序則保證了有機(jī)顆粒的準(zhǔn)確識(shí)別。
在研究區(qū)域，大氣微塑料的平均沉積速率為 512.31 items m−2 d−1，相當(dāng)于每年向總面積為 1652 平方公里的調(diào)查濕地貢獻(xiàn)約 17.46 噸塑料。檢測到的微塑料主要由聚酰胺（PA）和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）組成，尺寸分布范圍為 20 μm 到 2302 μm，顆粒是最主要的形態(tài)。與此相對(duì)應(yīng)，研究區(qū)域濕地苔蘚樣本中截獲的微塑料也得出了類似的結(jié)果。后續(xù)分析表明，微塑料進(jìn)入濕地的模式在雨季和非雨季之間存在差異，主要受風(fēng)速、降雨量和臭氧濃度等自然因素的影響。同時(shí)，民用車輛密度和紡織工業(yè)的發(fā)展是驅(qū)動(dòng)微塑料沉積的主要社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。進(jìn)一步的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苔蘚葉狀細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)和功能受到微塑料豐度和粒徑的影響，這表明空中沉降的微塑料對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)具有獨(dú)特的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
黃藝
教授
現(xiàn)任北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，北京大學(xué)深圳研究院海洋生物資源與環(huán)境研究所所長，從事環(huán)境生態(tài)和環(huán)境生物技術(shù)以及海洋微生物資源挖掘和產(chǎn)業(yè)化工作，在污染環(huán)境和極端生鏡下的微生物生態(tài)過程、環(huán)境修復(fù)生物技術(shù)和微生物資源挖掘方面具有獨(dú)特的建樹。
胡敏
教授
北京大學(xué)教授、北京大學(xué)環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任，國家杰出青年基金獲得者、教育部“長江學(xué)者”特聘教授。環(huán)境保護(hù)部“國家環(huán)境保護(hù)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍人才”。榮獲“中國青年女科學(xué)家”獎(jiǎng)，美國地球物理學(xué)會(huì)會(huì)士。亞洲氣溶膠學(xué)會(huì) Fellow 和中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)首屆會(huì)士。長期從事大氣顆粒物來源、二次轉(zhuǎn)化及其環(huán)境影響和控制對(duì)策研究，主持國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和集成項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和總理基金項(xiàng)目等，發(fā)表 PNAS、Environ. Sci. Technol. 和 Atmos. Chem. Phys. 等 SCI 文章，H 因子 94。獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，教育部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)和自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)，環(huán)境保護(hù)部一等獎(jiǎng) 2 項(xiàng)二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。曾任 J. Aero. Sci. 學(xué)術(shù)刊物主編，現(xiàn)任新刊 npj Clean Air 主編。世界氣象組織 (WMO) 全球大氣觀測計(jì)劃 (GAW) 氣溶膠科學(xué)咨詢組成員。
徐力波
博士研究生
師從黃藝教授，現(xiàn)于北京大學(xué)就讀博士研究生，研究方向?yàn)榇髿馕⑺芰蟼鬏斶^程及其對(duì)下墊面微生態(tài)影響，以第一作者于 Environ. Sci. Technol. 和 Water Res. 等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文 6 篇。
用戶反饋
為了探究大氣對(duì)下墊面生態(tài)中微塑料污染的面源輸入總量和特征，我們采用了8700 LDIR激光紅外成像光譜儀對(duì)大氣降塵樣品中的微塑料進(jìn)行上機(jī)檢測。LDIR具備自動(dòng)化、高通量的的顆粒識(shí)別和紅外光譜讀取功能，可根據(jù)專門為微塑料研究而建立的數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)確地匹配檢測顆粒的聚合物成分。上機(jī)后的全自動(dòng)化流程大大減少了人工操作和時(shí)間成本，能夠快速獲取有關(guān)微塑料尺寸、形狀和聚合物類型等多項(xiàng)參數(shù)。
通過使用8700 LDIR激光紅外成像技術(shù)，我們的研究發(fā)現(xiàn)了大量尺寸在10-50微米之間的微小塑料顆粒，共涵蓋了24種不同的聚合物類型。這些發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的人工目視檢查結(jié)果，極大地提升了我們對(duì)大氣傳輸加劇其他生境中微塑料污染的了解，為更有效地管理大氣微塑料問題提供了有力的數(shù)據(jù)支持。
8700 LDIR 紅外成像降塵中微塑料快速定性及定量測試解決方案
8700 LDIR 紅外成像光譜儀采用量子級(jí)聯(lián)激光器作為光源，搭配安捷倫開發(fā)的高度智能化 Clarity 軟件，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)微塑料顆粒識(shí)別、圖像采集、紅外譜圖測試、尺寸信息以及定性結(jié)果統(tǒng)計(jì)等功能。與此同時(shí)，它還可以提供每個(gè)顆粒的形態(tài)分析數(shù)據(jù)，可用于顆粒的形狀篩分及溯源工作。如下圖所示，大氣降塵樣品中微塑料的粒徑具有隨著尺寸的降低而呈指數(shù)級(jí)上升趨勢，且粒徑大小基本低于 120 μm 等特性，常規(guī)傳統(tǒng)紅外顯微儀器很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測試。而 8700 LDIR 紅外成像高精度的顆粒識(shí)別方法，可將大于 6 μm 以上的顆粒全部自動(dòng)識(shí)別并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測試。測試全程由軟件自動(dòng)控制，最大限度的消除了人為誤差的影響，為實(shí)驗(yàn)室間進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比提供了更多可行性。
如您對(duì) 8700 LDIR 紅外成像微塑料自動(dòng)定性定量測試解決方案感興趣，可聯(lián)系我們獲取相關(guān)資料。