塑料污染是当今全球面临的巨大挑战。其中，微塑料在土壤和水环境系统中的污染越来越受到人们的重视。微塑料是指直径小于5mm的塑料，作为一种新兴的环境污染物，微塑料对陆地、海洋和大气环境存在潜在风险，对人体和生物健康也具有潜在毒性。
地表土壤是重要的微塑料储存场所，但由于缺乏科学数据，微塑料在土壤中的迁移情况未知。本研究通过微塑料在沙土柱中的渗透迁移模拟实验，探究了不同的环境因素对五种微塑料在土壤中的丰度、分布以及纵向迁移的影响。经12次83mm的模拟降水实验过后，研究观察到，较小尺寸的聚乙烯微塑料（21μm）具有最大的迁移潜力，其最大深度达到了7.5cm；然而，聚丙烯微塑料颗粒的迁移深度只达到1.5 cm，主要的原因是浮力作用的增强可能阻碍了其迁移的潜力。
根据进一步实验研究发现，微塑料的迁移深度随着干-湿循环次数的增加而显著增加。经24次干湿循环实验，迁移深度从4.5 cm增加到了7.5cm，两者存在显著线性关系；相比之下，单次施加的降水和表面微塑料浓度对迁移深度的影响较小。基于实验室得到的干-湿循环对微塑料在土壤中垂直迁移性规律，结合中国347个主要城市的天气数据，初步估算了100年的微塑料迁移深度。
本研究结果表明土壤可能不仅作为陆地微塑料的主要储存场所，长期而言，也是地下受体（如地下动物或含水层）的可能入口。该研究对掌握微塑料在土壤环境中的迁移规律具有参考意义。
这一学术成果近期发表在环境领域权威期刊Environmental Pollution (IF=5.714), 249, 527-534, 题目为“Microplastics undergo accelerated vertical migration in sand soil due to small size and wet-dry cycles”。
该研究由清华大学环境学院联合加拿大阿尔伯塔大学，美国斯坦福大学共同完成。论文通讯作者为清华大学侯德义副教授，第一作者为清华大学David O'Connor 博士后和清华大学联合培养硕士生潘仕镇。
五种微塑料在体式显微镜下显示的粒形、碎片形或球形的颗粒。其中，（a）聚乙烯-细颗粒、（b）聚乙烯-粗颗粒、（c）聚丙烯、（d）洗面奶中颗粒和（e）磨砂膏中颗粒。
图1 五种微塑料在体式显微镜下显示的粒形、碎片形或球形的颗粒。其中，（a）聚乙烯-细颗粒、（b）聚乙烯-粗颗粒、（c）聚丙烯、（d）洗面奶中颗粒和（e）磨砂膏中颗粒
图2 经12次83 mm模拟降水量渗透后，五种微塑料的标准化质量分布。与其他四种微塑料颗粒相比，平均尺寸为21μm的聚乙烯颗粒（PE-fine）是纵向迁移潜力最强的一种，其最大深度达到了7.5 cm
图3 一次渗透的溶液量对微塑料 (PE-fine）迁移的影响 (a)剖面深度分布、(b)微塑料（PE-fine）最大迁移深度与预测最大迁移的线性拟合
图4 初始微塑料浓度对微塑料（PE-fine）迁移的影响 (a)剖面深度分布、(b)微塑料（PE-fine）最大迁移深度与预测的最大迁移的线性拟合
图5 土壤中干-湿循环对微塑料（PE-fine）迁移的影响 (a)剖面深度分布、(b)微塑料（PE-fine）最大迁移深度与预测的最大迁移的线性拟合
图6 对全国347个主要城市进行沙土环境中100年微塑料潜在的迁移深度预测：北京市 = 5.66 m; 重庆市 = 6.43 m;大庆市 = 6.21 m;大同市 = 5.33 m;共和县 = 1.48 m;广州市 = 5.22 m;杭州市= 3.35 m; 柳州市 = 5.99 m;南京市 = 5.44 m;上海市= 5.33 m; 深圳市 = 6.32 m;天津市= 3.02 m; 天门市 = 7.42 m;厦门市 = 4.78 m;西安市= 5.22 m; 襄樊市 =7.42 m
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