论文标题：Characteristics and Influencing Factors of Microplastics in Snow in the Inner Mongolia Plateau, China

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.007

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微塑料污染早已不是新鲜话题，它们广泛存在于海洋、湖泊、农田和地下水中，如今更是随着大气迁移扩散至高海拔地区，最终随着降雨或降雪沉积到地表。内蒙古高原的积雪也不例外，一项新的研究揭示了该地区积雪中微塑料的特征及其对微生物群落的影响，为理解微塑料在偏远地区的环境行为提供了重要依据。

该研究由中国科学院生态环境研究中心的于洪伟、贾华伟、钢迪嘎、马百文、胡承志和长江勘测规划设计研究有限责任公司邵军荣共同完成，以“Characteristics and Influencing Factors of Microplastics in Snow in the Inner Mongolia Plateau, China”为题在中国工程院院刊《Engineering》发表，马百文为通讯作者。研究团队在内蒙古高原的阿荣旗选取了6个积雪采样点，包括农田区、居民区、火力发电厂、郊区、医院和垃圾填埋场，每个区域随机选取3个采样点。2020 年 2 月，研究人员收集了这些区域新积雪表层（10~15 cm 深）的样本，并在低温下运输至实验室进行预处理。

研究结果显示，内蒙古高原沉积雪中微塑料的浓度范围为（68 ± 10）~（199 ± 22）MPs/L，其中纤维状微塑料最为常见，且聚合物组成种类多样。火力发电厂样本中微塑料的丰度最高，为（199 ± 22）MPs/L，其次是垃圾填埋场、居民区、医院和农田，而郊区样本中微塑料的丰度最低，为（68 ± 10）MPs/L。这些微塑料的聚合物类型包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等，每个样本的聚合物类型从五种到九种不等。微塑料颗粒的主要形态为纤维、碎片和泡沫，其中火力发电厂的雪样中纤维比例最高，达到 63.0%。

通过对 18 个雪样中的细菌和真菌种群进行高通量测序分析，研究人员发现不同微塑料污染特征的沉积雪样本中细菌和真菌的组成及丰度存在显著差异。例如，农田、居民区和医院的微生物样本在非度量多维尺度分析（NMDS）中紧密聚集在一起，而火力发电厂、垃圾填埋场和郊区的微生物样本则彼此相距较远。优势菌属包括 Blastococcus、Rubellimicrobium 和 Janibacter，其中垃圾填埋场和火力发电厂的 Blastococcus 和 Rubellimicrobium 相对丰度较低，而医院和垃圾填埋场样本中 Janibacter 属的相对丰度较高。

从功能预测结果来看，高密度微塑料富集区（如火力发电厂和垃圾填埋场）的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氢（NADH）功能酶显著少于低密度微塑料分布区（如郊区）。NADH 及其相关代谢物是生理过程的重要调节剂，能够促使细胞适应外部环境的变化，包括抵抗胁迫和毒性压力反应。此外，与郊区相比，火力发电厂沉积雪细菌群落中谷氨酰胺水解谷氨酰 - 转运 RNA（tRNA）和单糖转运腺苷三磷酸酶（ATPase）的相对丰度下降了 23.73%~30.52%。这些酶参与了谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸的代谢，以及物质跨膜运动和 ATP 结合盒式（ABC）转运蛋白的功能。

真菌群落的分析结果也显示出类似的趋势。NMDS 排序表明，农田和火力发电厂的真菌群落相距较远，而其他采样点的真菌群落聚集较为紧密。优势真菌包括 Cladosporium、Mrakia 和 Vishniacozyma，其中 Mrakia 和 Vishniacozyma 在火力发电厂样本中的相对丰度高于其他地点。与郊区相比，火力发电厂样本中羰基还原酶和 NAD+ADP-核糖基转移酶的相对丰度降低了 39.34%~41.22%，而 exo-alpha-sialidase 的丰度显著增加。

研究指出，微塑料的存在可能会改变沉积雪中细菌和真菌的群落结构，进而对生态系统健康构成潜在威胁。微塑料可作为微生物的新栖息地，导致某些类群的丰度发生变化。此外，微塑料还可通过改变环境介质的理化性质对微生物群落的组成和功能产生间接影响。例如，聚苯乙烯和聚氯乙烯微塑料会显著降低土壤中的总磷含量，而总磷含量是驱动细菌群落转变的重要因子。

该研究还讨论了微塑料的来源和传播途径。微塑料可通过风力被传送至大气上层，然后在天气活动（如降雪和降雨）的作用下沉降到高海拔或偏远地区。城市、郊区和农村地区的微塑料来源不同，大气中微塑料的大小分布和化学成分也不尽相同。例如，交通活动会导致高浓度的微塑料污染，随后被降雪等活动清除。此外，垃圾填埋场中的塑料废物在物理、化学和生物的作用下会逐渐分解成小尺寸的微塑料，增加了垃圾资源开发利用的环境风险。

研究结果表明，内蒙古高原沉积雪中的微塑料污染特征与人类活动密切相关，微塑料的存在不仅改变了沉积雪中微生物的多样性和功能，还可能随着冰雪融化重新释放到环境中，对生态系统和人类健康构成潜在威胁。这项研究为理解微塑料在偏远地区的环境行为提供了重要依据，也为未来微塑料污染的治理和生态风险评估提供了科学参考。

论文信息：

Hongwei Yu, Junrong Shao, Huawei Jia, Diga Gang, Baiwen Ma, Chengzhi Hu. Characteristics and Influencing Factors of Microplastics in Snow in the Inner Mongolia Plateau, China. Engineering, 2024, 37(6): 78–87

开放获取：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.02.007

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