石河子市微塑料污染特征及其生态风险评价

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近年来,微塑料污染已经成为热点,但对于大气和土壤环境中微塑料的研究相对较少,特别是对于位于我国西北地区的新疆,且对大气微塑料的采样以生物作为被动采样器进行微塑料采集的研究较为稀缺。由于大气与土壤微塑料不同文献之间对微塑料提取方法存在差异性,导致无法对比,因此系统对比大气与土壤微塑料污染研究十分重要。属于新疆重要城市之一的石河子市,由于独特的地理条件、干旱的气候条件以及近几年来工业的发展与建设,为石河子市环境微塑料污染埋下隐患。因此,本论文以位于我国西北地区的石河子市为研究区域,以松针作为大气颗粒物的生物被动采样器,建立了一种对松针表面大气沉降微塑料的提取方法,并进行验证。研究了石河子市大气微塑料和绿地土壤样品中微塑料的污染特征及其差异性,并对微塑料来源进行解析,为我国环境基准的建立奠定基础。最后通过污染负荷指数和生态风险指数对石河子市微塑料污染进行综合生态风险评价,为微塑料风险评估模型的建立和新疆地区微塑料污染治理提供基础数据和理论依据。本论文的主要研究结果如下:(1)通过查找文献与实验相结合,确立了一种有效的微塑料提取方法,松针表面颗粒超声洗涤时间以30 min为宜,洗涤松针样品量为12 g。该方法对不同尺寸、不同类型和不同形状微塑料均有较高的回收率,因此该方法可应用于松针表面大气沉降微塑料的提取。(2)石河子市大气沉降微塑料平均丰度为16.52±3.76 items/g,以彩色、碎片、尺寸小于0.5 mm的聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)微塑料为主。通过来源分析,碎片和颗粒形状的微塑料具有相似的来源,主要来自于石河子市东部轻工业活动。纤维形状与薄膜形状微塑料污染可能与交通流量相关之外,两者之间还有其它主要来源,但其来源较为复杂,因此相关性分析结果表明两者之间不显著相关。(3)石河子市绿地土壤中平均丰度为1303±926 items/kg,以纤维、黑色以及尺寸小于0.5 mm的PS和PE微塑料为主。大气微塑料的沉积对于土壤污染较小,对于土壤采样面积每天沉积量不足0.5个微塑料,微塑料的形状、大小及颜色分布存在差异性,大气微塑料危害性较大,但土壤微塑料来源较为复杂,大气与土壤微塑料的空间分布存在差异性。(4)微塑料在石河子市大气以及绿地土壤中污染水平为中度污染,大气污染负荷指数与生态风险指数均高于绿地土壤。氯化聚氯乙烯(CPVC)和聚氨酯(PU)多聚物的Eri值分别是大气和土壤中最高值,表明其在相应的环境介质中具有一定的污染趋势,是石河子市的主要污染因子。
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