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專家研究成果 | 濕地大氣微塑料輸入的時空模式、驅(qū)動因素以及獨特的生態(tài)影響
近日,，北京大學黃藝教授課題組在“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)于大氣微塑料進入濕地的許多細節(jié)尚不明確，尤其是在污染輸入的時空模式和生態(tài)影響方面,。本研究在中國長江流域下游的 11 個經(jīng)濟發(fā)達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 紅外成像儀器進行了微塑料顆粒的全自動檢測。該方法能夠捕獲顆粒的圖像,、光譜數(shù)據(jù)和形態(tài)學分析,，并對單個微塑料顆粒進行聚合物類型匹配,。全自動化且基于圖像的處理方式確保了結(jié)果的標準化和可比性，而嚴格的預(yù)處理和顆粒識別程序則保證了有機顆粒的準確識別,。
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，相當于每年向總面積為 1652 平方公里的調(diào)查濕地貢獻約 17.46 噸塑料,。檢測到的微塑料主要由聚酰胺（PA）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（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,，微塑料進入濕地的模式在雨季和非雨季之間存在差異,，主要受風速、降雨量和臭氧濃度等自然因素的影響,。同時,，民用車輛密度和紡織工業(yè)的發(fā)展是驅(qū)動微塑料沉積的主要社會經(jīng)濟因素。進一步的室內(nèi)實驗結(jié)果表明,，苔蘚葉狀細菌群落的結(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濕地生態(tài)系統(tǒng)具有獨特的生態(tài)風險。
黃藝
教授
現(xiàn)任北京大學環(huán)境科學與工程學院教授,，博士生導(dǎo)師,，北京大學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特的建樹。
胡敏
教授
北京大學教授,、北京大學環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室主任,，國家杰出青年基金獲得者、教育部“長江學者”特聘教授,。環(huán)境保護部“國家環(huán)境保護專業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍人才”,。榮獲“中國青年女科學家”獎，美國地球物理學會會士,。亞洲氣溶膠學會 Fellow 和中國環(huán)境科學學會首屆會士,。長期從事大氣顆粒物來源、二次轉(zhuǎn)化及其環(huán)境影響和控制對策研究,，主持國家自然科學基金重點和集成項目,、科技部重點研發(fā)計劃項目和總理基金項目等，發(fā)表 PNAS,、Environ. Sci. Technol. 和 Atmos. Chem. Phys. 等 SCI 文章,，H 因子 94,。獲國家自然科學二等獎 1 項，國家科技進步二等獎 1 項,，教育部科技進步一等獎 2 項和自然科學獎一等獎 2 項,，環(huán)境保護部一等獎 2 項二等獎 1 項。曾任 J. Aero. Sci. 學術(shù)刊物主編,，現(xiàn)任新刊 npj Clean Air 主編,。世界氣象組織 (WMO) 全球大氣觀測計劃 (GAW) 氣溶膠科學咨詢組成員。
徐力波
博士研究生
師從黃藝教授,，現(xiàn)于北京大學就讀博士研究生,，研究方向為大氣微塑料傳輸過程及其對下墊面微生態(tài)影響，以第一作者于 Environ. Sci. Technol. 和 Water Res. 等期刊發(fā)表學術(shù)論文 6 篇,。
用戶反饋
為了探究大氣對下墊面生態(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大氣降塵樣品中的微塑料進行上機檢測。LDIR具備自動化,、高通量的的顆粒識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)庫準確地匹配檢測顆粒的聚合物成分。上機后的全自動化流程大大減少了人工操作和時間成本,，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)遠遠超過了傳統(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,，可自動實現(xiàn)對微塑料顆粒識別、圖像采集,、紅外譜圖測試,、尺寸信息以及定性結(jié)果統(tǒng)計等功能。與此同時,，它還可以提供每個顆粒的形態(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現(xiàn)準確測試,。而 8700 LDIR 紅外成像高精度的顆粒識別方法,，可將大于 6 μm 以上的顆粒全部自動識別并實現(xiàn)準確測試。測試全程由軟件自動控制,，最大限度的消除了人為誤差的影響,，為實驗室間進行數(shù)據(jù)對比提供了更多可行性。
如您對 8700 LDIR 紅外成像微塑料自動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,。