拉曼光谱揭示农用地膜是河流中塑料微粒的来源之一

2022年7月

在农作物种植过程中，塑料地膜通常被用来抑制杂草生长，节约用水，同时防止受到大气污染。但是塑料地膜很难回收利用，而且地膜塑料微粒 (MMF) 有可能造成更大面积的环境污染。农田土壤中可能含有大量塑料微粒，流水会将塑料微粒冲刷到江河中，最终流入海洋。塑料微粒可能危害海洋生物，也可能会通过食物链进入人体。

广西大学和中国热带农业科学院的研究人员使用拉曼光谱确定了农用地膜塑料微粒的占比。他们使用雷尼绍inVia™共焦显微拉曼光谱仪分析了从中国海南省的四大河流（南渡江、文澜江、珠碧江和昌化江）周围不同地点采集的沉积物和土壤样本。

他们首先使用过氧化氢消解样本，以提取塑料微粒。然后，用甲酸钾沉淀溶液，并对制得的上清液进行过滤。最后，他们用立体显微镜检测剩余的残留物，辨别出塑料微粒碎片，并小心地将这些碎片转移到透明的石英玻片上。

图1 | 典型疑似MMF样本、地膜标准样本和聚乙烯的紫外-可见光 (UV-Vis) 拉曼光谱。

地膜塑料微粒检测

地膜通常由核心聚乙烯基质和添加剂组成。研究人员采集了聚乙烯、地膜标准样本和疑似MMF样本的拉曼光谱。他们采用可见光 (532 nm) 与紫外光 (325 nm) 激发相结合的方法，分析了直径在1µm至5,000µm之间的塑料微粒。这三类样本在1130 cm^-1、1440 cm^-1、1296 cm^-1及2800 cm^-1至2900 cm^-1处均达到峰值。这证实了疑似MMF确实来自于地膜。

研究人员还分析了疑似MMF样本与地膜样本的表面成分相似性。他们从紫外-可见光 (UV-Vis) 拉曼光谱的峰值中识别了化学基团。

表1列出了在四个河口采集的疑似MMF样本与地膜标准样本的表面成分数据。所有疑似MMF样本都与地膜标准样本具有相似性。

表1 |在各个河口采集的疑似MMF样本与地膜标准样本的表面成分数据。经过重复检测发现存在标准偏差。

塑料微粒丰度

研究人员利用紫外-可见光拉曼光谱评估了农田及河口的塑料微粒（包括MMF）丰度。他们发现，农田土壤中的MMF含量为1240至2860个/千克，约占塑料微粒总含量的一半。河口沉积物中的MMF丰度为38至82个/千克，约占塑料微粒总含量的10%。

图2 |四条河流的河口及周围农田的塑料微粒总丰度与MMF占比。

土壤和沉积物中的塑料微粒

研究人员表示，在这项研究中，拉曼光谱是非常重要的塑料微粒研究技术。他们运用这项技术确定了，在农田土壤及河流沉积物中，MMF在塑料微粒总含量中具有高丰度。因而，他们发现MMF是一个被忽视的塑料微粒污染因素。

注语

本文是对以下论文的概述：Occurrences and characteristics of full-size microplastics derived from mulch films in major exorheic rivers of Hainan, China（《中国海南省主要外流河中各尺寸地膜塑料微粒的发生率及特征》）。原文于2021年10月在“Research Square”平台上发表，作者分别是Meng Jiao、Beibei Liu、Lin Wu、Lu Ren、Luya Wang、Wending Ma及Ruilong Li。如需查看原始论文，请访问链接https://www.researchsquare.com/article/rs-991254/v1

本文是雷尼绍员工对原始论文的解释和概述。本文只是对原始论文的概述，不应视为作者原作的真实表述，许可方亦不以任何形式认可Renishaw PLC。