沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料組成與分布

時(shí)馨竹，孫麗娜，李珍，呂良禾

（沈陽大學(xué)環(huán)境學(xué)院，區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽 110044）

近年來，微塑料（Microplastics）作為一種新型環(huán)境污染物受到學(xué)者們廣泛關(guān)注。微塑料是塑料的一種形態(tài)，是指粒徑不超過5 mm的塑料顆粒[1]和塑料纖維。農(nóng)田土壤中微塑料的主要來源包括農(nóng)用薄膜的使用、污水污泥的灌溉、化肥添加以及大氣沉降等[2]。微塑料主要來源于塑料薄膜的物理破碎[3]，部分微塑料直接來源于化肥[4]、服裝的塑料纖維[5]、輪胎摩擦產(chǎn)生的塑料顆粒[6]，以及洗手液、香皂、防曬霜、洗面奶、沐浴液等個(gè)人護(hù)理品中的塑料微珠[7]，這些均與人類的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。大氣中的微塑料主要來源于添加超細(xì)塑料纖維的紡織衣物，在清洗時(shí)塑料纖維會(huì)被釋到周圍環(huán)境中[5]，且很容易通過呼吸進(jìn)入到體內(nèi)，因此對(duì)人類健康構(gòu)成了威脅[8]。有資料表明，全球每人年均消費(fèi)塑料60 kg，全球塑料產(chǎn)量的年平均增長(zhǎng)率為8.5%[9]。塑料的發(fā)明在給人類生產(chǎn)、生活帶來極大便利的同時(shí)，塑料產(chǎn)品的使用與塑料垃圾的排放也導(dǎo)致了微塑料的富集，對(duì)人體和生態(tài)健康產(chǎn)生了明顯的不良影響。

微塑料廣泛存在于水、土壤以及大氣環(huán)境中，其對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅[10]。微塑料是高分子有機(jī)聚合物，具有疏水性、持久性和難降解性，因此從土壤中回收獲取微塑料很困難[11]。微塑料粒徑小、密度輕、比表面積大，對(duì)污染物具有強(qiáng)烈吸附性，因此可以對(duì)土壤的理化性質(zhì)產(chǎn)生直接影響，從而對(duì)土壤動(dòng)植物以及微生物皆產(chǎn)生影響[3]。塑料本身含有多種有害添加劑[12]，同時(shí)其還可以吸附土壤中的重金屬、多環(huán)芳烴[13]以及抗生素[3]等，并且可以與抗生素發(fā)生復(fù)合效應(yīng)，從而對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)造成危害。一方面，環(huán)境中微塑料易隨水流動(dòng)，導(dǎo)致塑料污染的擴(kuò)散與遷移，并且在沉積物或土壤中富集[11]；另一方面，微塑料被水體中的浮游生物、魚類、貝類等吸收[14]，或被土壤上種植的植物吸收而進(jìn)入根莖、果實(shí)，從而對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)、繁殖等行為產(chǎn)生潛在的不利影響[15]，并會(huì)通過食物鏈逐級(jí)傳遞到人類，HORTON 等發(fā)現(xiàn)微塑料會(huì)隨著食物鏈富集于生物體內(nèi)，最終進(jìn)入人體，對(duì)人類健康產(chǎn)生影響[16?17]。海洋中多達(dá)114 種水生物種的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有微塑料[18]。直徑小于20 μm 的微塑料能進(jìn)入動(dòng)物及人血液、淋巴系統(tǒng)，甚至可在肝臟等器官富集，產(chǎn)生物理性阻塞和健康危害[19]。此外，微塑料會(huì)釋放有毒添加劑，積聚持久性有毒污染物，同時(shí)可作為傳播有毒或致病微生物的載體，可能也對(duì)人體健康構(gòu)成危害[20]。微塑料已被聯(lián)合國(guó)專家組（GESAMP）列為海洋生物的“溫柔殺手”[21]。

目前，有關(guān)微塑料的研究主要集中在水體環(huán)境中[10]，對(duì)土壤以及沉積物中微塑料的研究剛發(fā)展起來，沉積物或土壤中微塑料的分離提取通常采用篩分與浮選相結(jié)合的方法[22]，或者直接通過密度浮選法[23?24]。近年來對(duì)土壤中微塑料的研究主要集中在豐度以及粒徑的大小上，而鮮見對(duì)土壤微塑料的定量分析。如大遼河流域土壤中微塑料粒徑主要集中在500～1 000μm之間[25]，平均豐度為（273.33±327.65）個(gè)·kg?1；哈爾濱市典型黑土區(qū)覆膜耕地土壤中微塑料粒徑在60～2 400μm之間[26]。沈陽是東北老工業(yè)基地，也是東北重要的蔬菜、糧食基地，其農(nóng)田土壤中地膜覆蓋面積較大，但沈陽周邊土壤中微塑料的分布情況不清。本研究對(duì)沈陽周邊東、南、西、北4個(gè)方向23個(gè)村莊中不同類型農(nóng)用土壤進(jìn)行了平面和剖面樣品采集，通過對(duì)土壤微塑料進(jìn)行分離、鑒定和定性定量分析，旨在闡明沈陽周圍農(nóng)田土壤中微塑料的組成與分布特征，以為農(nóng)田土壤微塑料污染防控提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品布點(diǎn)與采集

為明確沈陽周邊農(nóng)田土壤微塑料分布，對(duì)沈陽市周邊農(nóng)用土地的利用現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，并以此為基礎(chǔ)，按照所采土壤樣品的代表性、可比性和經(jīng)濟(jì)性原則，于2019 年7—8 月對(duì)沈陽周邊農(nóng)用土壤進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘查，確定了以撫順（41°46′30″N，123°52′10″E）、蘇家屯（41°32′44″N，123°19′18″E）、新民（41°50′05″N，122°59′40″E）和沈北（42°04′30″N，123°31′28″E）為中心的4 個(gè)采樣區(qū)，并根據(jù)農(nóng)田土壤利用特點(diǎn)，對(duì)區(qū)內(nèi)23 個(gè)村莊的不同種植模式下的農(nóng)田土壤進(jìn)行隨機(jī)布點(diǎn)，共布設(shè)平面土壤樣點(diǎn)84 個(gè)，包括5 個(gè)土壤剖面取樣點(diǎn)（5～10、10～20、20～30 cm），具體土壤樣品布點(diǎn)情況見圖1（紅色采樣點(diǎn)為大棚土壤，綠色采樣點(diǎn)為露地農(nóng)田）。

土壤樣品的采集按照梅花采樣法進(jìn)行：為保證土壤樣品的代表性和可比性，在每個(gè)采樣點(diǎn)選取3 m×3 m 樣地，按梅花采樣法選取5 個(gè)樣點(diǎn)，等量采集0～5 cm 的表層土壤，混合成一個(gè)土壤樣品定位于梅花中心，并用GSP 定位，每個(gè)樣品約1 kg。剖面土壤樣品通過垂直切面采集，在采樣點(diǎn)處，挖掘一個(gè)長(zhǎng)、寬、深均為30 cm 的正方體土坑，以10 cm 為一層，在各層最典型的中部自下而上逐層采樣，在各層內(nèi)分別用小土鏟切取一片土壤樣，每個(gè)采樣點(diǎn)的取土深度和取樣量一致，約1 kg。將土樣裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，并在運(yùn)輸過程中盡量避免擠壓，以保持土壤樣品原有的土壤結(jié)構(gòu)。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，在清潔避光的環(huán)境中將土壤樣品均勻鋪開，自然風(fēng)干，去除肉眼可見的大塊塑料殘片（粒徑大于5 mm）、作物根系、石塊等雜質(zhì)后密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 微塑料提取

采用密度分離法對(duì)土壤微塑料進(jìn)行分離浮選，具體分離過程為：土樣風(fēng)干后，研磨并過孔徑為5 mm的網(wǎng)篩，去除粒徑較大的顆粒和其他雜質(zhì)，四分法裝袋。（1）每個(gè)樣品稱取3 份100 g 土壤，作為3 個(gè)平行樣品分別放入500 mL 燒杯（1 號(hào)燒杯）中。配制密度為1.2 g·cm?3的飽和NaCl 溶液。（2）向樣品中加入300 mL 飽和NaCl 溶液，并充分?jǐn)嚢? min，靜置3 h，將每個(gè)樣品的懸浮上清液分別倒入1 L 燒杯（2 號(hào)燒杯）中。（3）重復(fù)（2）的操作，同樣把懸浮上清液分別倒入對(duì)應(yīng)的2號(hào)燒杯中。（4）配制密度為1.6 g·cm?3的飽和ZnCl2溶液。向分離浮選了兩次的3個(gè)平行土樣（1號(hào)燒杯）中分別加入300 mL 飽和ZnCl2溶液，攪拌3 min，靜置3 h，將懸浮上清液分別倒入對(duì)應(yīng)的2 號(hào)燒杯中。（5）將樣品的混合懸浮液（2 號(hào)燒杯）用無油隔膜真空泵抽濾，通過0.45 μm 有機(jī)濾膜，再用純水將膜上的物質(zhì)沖到對(duì)應(yīng)的50 mL 燒杯（3 號(hào)燒杯）中，純水控制在30～40 mL，然后將3 號(hào)燒杯放進(jìn)恒溫水浴鍋中60 ℃烘干水分。（6）烘干后向3 號(hào)燒杯中加入30 mL 30%的H2O2溶液，再將3 號(hào)燒杯放入氣浴恒溫振蕩箱中，50 ℃連續(xù)振蕩24 h，對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行消解。（7）消解后將液體抽濾，過0.45 μm 的有機(jī)濾膜（濾膜上附有的極少量難以消解的雜質(zhì)對(duì)樣品質(zhì)量的影響忽略不計(jì)），空白膜質(zhì)量為（0.089 6±0.000 5）g，記錄抽濾后含有樣品的膜的總質(zhì)量。（8）從0.45μm 膜上均勻取樣，用于土壤微塑料的物理形態(tài)鑒定。（9）用稱量紙將含有樣品的濾膜包好，放入自封袋中。（10）使用十萬分之一的電子天平稱量樣品并定量取樣，取樣質(zhì)量在0.10～0.90 mg 范圍內(nèi)，然后將樣品轉(zhuǎn)入到80 μL 熱解杯中等待上機(jī)檢測(cè)，利用F?search軟件將實(shí)際檢測(cè)的樣品與譜庫（薩特勒譜庫）中標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對(duì)比分析，確定微塑料種類。

1.3 土壤微塑料的物理形態(tài)鑒定

使用奧林巴斯體式顯微鏡（SZX10，Tokyo）對(duì)微塑料物理形態(tài)進(jìn)行鑒定，并觀察記錄和鏡檢分類。對(duì)土壤樣品進(jìn)行分離浮選后，先通過肉眼從濾膜上挑出較明顯的塑料樣品，將其置于顯微鏡下，觀察各類微塑料外觀形態(tài)與顏色等特征，分別記錄微塑料的類型（纖維狀、碎片狀、顆粒狀和薄膜狀等），并按顏色分為透明、藍(lán)色、黑色、綠色和紅色5 類，通常目檢法顯微鏡的放大倍數(shù)為10～16倍。

使用熱裂解?氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)，Ther?moFisher，Pyr：EGA/PY ?3030D，GC：Thermo TRACE GC ULTRA，MS：Thermo ISQ，檢出限為11.5、2.5 FM），運(yùn)用云點(diǎn)提取與熱降解相結(jié)合（CPE），熱解氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用方法[27?28]（Py?GC/MS）對(duì)微塑料進(jìn)行定性定量分析。將分離浮選出的微塑料樣品放入80μL的裂解杯中，高溫裂解下，分析揮發(fā)出的產(chǎn)物中的單個(gè)化合物，通過分析比對(duì)微塑料中聚合物燃燒產(chǎn)物的熱譜圖與已知標(biāo)準(zhǔn)樣品的特征熱譜圖，判斷聚合物的種類，以對(duì)微塑料進(jìn)行定性定量分析，該方法可行且重現(xiàn)性好，靈敏度高，對(duì)實(shí)際樣品基體干擾容忍度好，操作簡(jiǎn)便。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

土壤樣品中微塑料含量用每克干土中微塑料含量（μg·g?1）表示。采用Excel 2016 對(duì)土壤微塑料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)用ArcGIS 10.6 軟件繪制土壤的空間布點(diǎn)圖。采用Origin 9.0 軟件繪圖。對(duì)沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料的分布特征進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料的總量，對(duì)比不同利用類型、不同剖面土壤中微塑料含量的差別。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤微塑料的物理形態(tài)特征

土壤微塑料物理形態(tài)見圖2。結(jié)果表明，沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料顏色多樣，有透明、藍(lán)色、黑色和紅色。在對(duì)土樣進(jìn)行前處理時(shí)，觀察到微塑料的物理形狀有薄膜狀、碎片狀、纖維狀和顆粒狀。纖維狀微塑料直徑較小、長(zhǎng)徑較大、面積較小，顏色均勻、厚度一致、呈細(xì)絲狀；薄膜狀微塑料表面較平整、面積較大、表面較光滑、無規(guī)則的細(xì)胞及有機(jī)結(jié)構(gòu)、顏色均勻透亮、厚度較小。

2.2 土壤微塑料的組成特征

對(duì)沈陽周邊的84 個(gè)農(nóng)田土壤樣品中的微塑料進(jìn)行了熱裂解?色譜/質(zhì)譜分析，得到不同種類微塑料的熱裂解?氣相色譜和質(zhì)譜圖（圖3 至圖5），并利用F?search 軟件將實(shí)際檢測(cè)樣品的色譜與譜庫（薩特勒譜庫）中標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對(duì)比分析，得到檢測(cè)物質(zhì)的匹配度排位表，匹配度≥60%譜圖對(duì)應(yīng)的樣品可以確定為微塑料，由此確定微塑料的成分。氣相色譜的定性分析采用色?質(zhì)聯(lián)用、保留值法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法，定量分析采用內(nèi)標(biāo)法。聚乙烯（PE）裂解溫度為335～450 ℃，完全裂解時(shí)間較長(zhǎng)，出峰值較高；聚丙烯（PP）裂解溫度為328～410 ℃，熱裂解比PE 快，出峰值較低；聚苯乙烯（PS）裂解溫度為300～400 ℃，熱裂解時(shí)間最短，出峰較少。由于熱解溫度不同，在熱解過程中不同種類微塑料間不會(huì)產(chǎn)生影響。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可以看出（圖6），沈陽周邊農(nóng)田土壤中PE 微塑料檢出率最高，為81.40%，其次為PP 和PS，檢出率分別為54.15%和52.60%，聚氯乙烯（PVC）及聚酯（PET）沒有檢出，除這5種微塑料外，由于浮選液密度的限制并沒有關(guān)注其他種類微塑料。農(nóng)田土壤中微塑料總濃度范圍為217.30～2 512.18 μg·g?1，總濃度平均值為1 327.69μg·g?1。其中，PE微塑料濃度最大，從132.72～1690.95μg·g?1，平均值為760.03 μg·g?1；其次為PP，濃度為56.38～893.04 μg·g?1，濃度平均值為374.07 μg·g?1；PS 濃度最小，為28.19～1 201.19μg·g?1，平均值為193.59μg·g?1。土壤中PE微塑料的平均濃度遠(yuǎn)高于土壤中其他種類微塑料的濃度平均值，分別是PP 和PS 的2.03 倍和3.93倍。PE、PP 和PS 在該研究土壤中占比分別為43.26%、28.78%和27.96%。

2.3 土壤微塑料空間分布特征

沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料分布特征見表1。從表中可以看出，不同地區(qū)農(nóng)田土壤的微塑料含量差異較大，沈陽西部農(nóng)田土壤中微塑料總濃度最高，為822.94～2 512.18μg·g?1，平均值為1 569.59μg·g?1，變異系數(shù)為86.1%；其次為沈陽東部農(nóng)田土壤，其微塑料濃度為657.93～2 192.92 μg·g?1，平均值為1 320.28μg·g?1，變異系數(shù)為79.9%；沈陽北部和南部土壤微塑料濃度相對(duì)較低，分別為217.30～2 238.19 μg·g?1和680.71～1 641.79 μg·g?1，平均值分別為1 217.56 μg·g?1和1 208.85 μg·g?1，變異系數(shù)分別為66.8%和63.8%。西部農(nóng)田土壤中微塑料濃度平均值分別是東部、北部和南部農(nóng)田土壤中的1.19、1.29 倍和1.30倍，變異系數(shù)分別是東部、北部和南部農(nóng)田土壤中的1.08、1.29 倍和1.35 倍。沈陽西部農(nóng)田土壤中微塑料濃度相對(duì)較高，主要與該地區(qū)地膜和棚膜長(zhǎng)期使用有關(guān)，也一定程度上受到化肥使用的影響?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，西部地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)起步早、發(fā)展快，地膜、棚膜以及化肥使用量不斷增加，導(dǎo)致該地區(qū)塑料薄膜碎片在農(nóng)田土壤中積累相對(duì)較多。

表1 不同區(qū)域農(nóng)田土壤中微塑料分布特征（μg·g?1）Table 1 Distribution characteristics of microplastics in farmland soil in different regions（μg·g?1）

沈陽周邊不同區(qū)域農(nóng)田土壤微塑料組成特征相似，均表現(xiàn)為PE>PP>PS。與土壤微塑料總濃度分布相似，PE 微塑料在西部地區(qū)土壤中濃度最高，平均值為942.80 μg·g?1，其次為南部土壤和東部土壤，北部土壤中PE 濃度最低；西部土壤中PE 微塑料平均濃度分別為南部、東部和北部的1.25、1.30 倍和1.50 倍；不同區(qū)域土壤PE 微塑料的變異系數(shù)分別為88.6%（西部）、56.9%（南部）、75.8%（東部）和123.9%（北部）。與PE 微塑料不同，東部土壤中PP 微塑料濃度相對(duì)較高，平均值為425.03μg·g?1，北部、南部和西部土壤中PP 微塑料濃度相對(duì)較低，分別為329.09、326.87 μg·g?1和321.75 μg·g?1，東部土壤中PP 微塑料平均濃度分別為北部、南部和西部的1.29倍、1.30倍和1.32倍。PS 微塑料濃度在北部土壤中最高，平均值為261.79μg·g?1；其次為西部土壤和東部土壤，平均值分別為209.27μg·g?1和163.31μg·g?1，南部土壤中PS 微塑料濃度最低，平均值為130.59μg·g?1，北部土壤中PS 平均濃度分別為西部、東部和南部的1.25、1.55 倍和2.00倍。

不同研究區(qū)PE 微塑料濃度明顯高于PP 和PS 微塑料濃度，并且西部土壤中PE微塑料濃度最大，這主要與沈陽西部農(nóng)田土壤中設(shè)施大棚較多，棚膜用量大和棚膜類塑料產(chǎn)品的組成成分有關(guān)。目前農(nóng)用薄膜類塑料主要成分為PE、PP 和PA（聚酰胺樹脂），其中PE 占比最大，為77.54%；此外，日常生活中的塑料制品如膜類食品包裝袋，以及地膜在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也是微塑料的潛在來源[29?30]。4 個(gè)研究區(qū)農(nóng)田土壤中不同種類微塑料組成一致，微塑料濃度均表現(xiàn)為PE>PP>PS，且差異顯著，這可能與沈陽周邊農(nóng)田土壤都廣泛使用棚膜以及地膜有關(guān)，因?yàn)楸∧ゎ愇⑺芰系闹饕煞譃镻E，并且有地膜覆蓋的土壤微塑料含量要比沒有覆膜的土壤地區(qū)高[31]。另外可能與污水灌溉和污泥土地利用有關(guān)。有研究表明，灌溉農(nóng)田所使用的污水中同樣含有微塑料，其主要來源是日常洗護(hù)用品，市場(chǎng)上各種洗面奶和沐浴露中均檢測(cè)到微塑料，成分以PE為主[7]，因此污水灌溉和污泥土地利用可導(dǎo)致農(nóng)田土壤中微塑料PE 含量明顯增高。本研究中PE 以及PP 為微塑料的主要成分，這與研究人員對(duì)上海稻魚共養(yǎng)土壤中微塑料的研究結(jié)果相同[32]。

為明確土壤微塑料從地表向下的縱向分布情況，在沈陽西部采集了5 個(gè)土壤剖面的土壤樣品，并對(duì)其進(jìn)行了微塑料組成特征分析（圖7），結(jié)果表明，5 個(gè)土壤剖面中均為表層土壤（0～5 cm）的微塑料濃度最高，且呈向下逐漸降低的趨勢(shì)。0～5 cm 表層土壤中微塑料濃度為613.26～1 517.90 μg·g?1，平均值為998.76μg·g?1；5～10 cm 處，土壤微塑料濃度降低，為338.02～1 042.72μg·g?1，平均值為700.01μg·g?1，土壤微塑料濃度降幅為29.91%；10～20 cm 土壤微塑料濃度為219.99～698.84 μg·g?1，平均值為488.59 μg·g?1，從5～10 cm 到10～20 cm，土壤微塑料濃度降幅為30.20%；20～30 cm 土壤微塑料濃度為105.03～310.08 μg·g?1，平均值為193.00 μg·g?1，從10～20 cm 到20～30 cm，土壤微塑料濃度降幅最大，為60.50%。該結(jié)果的原因是，農(nóng)田土壤中的棚膜和地膜在破碎后形成微塑料，微塑料首先會(huì)進(jìn)入到表層土壤（0～5 cm）中，由于微塑料粒徑小且本身具有疏水性、持久性和難降解性，容易吸附在植物的根莖上[15]，并且不易向深層土壤遷移，因此大部分微塑料積累在表層土壤中。這與研究人員對(duì)上海菜地農(nóng)田土壤中微塑料分布的研究相符，其研究表明表層土壤中微塑料的豐度大于深層土壤中微塑料的豐度[33]。蘇婷婷等[34]發(fā)現(xiàn)膨潤(rùn)土顆粒對(duì)微塑料顆粒與天然膠體及人工納米顆粒的遷移產(chǎn)生影響，并且隨著溶液離子強(qiáng)度的增加，MWCNTs（多壁碳納米管）在多孔介質(zhì)中的遷移能力降低，說明隨著土層加深，離子強(qiáng)度增強(qiáng)，從而對(duì)微塑料顆粒向下的遷移和沉積產(chǎn)生抑制。

2.4 不同種植模式下土壤微塑料特征

不同種植模式下土壤微塑料分布不同（圖8）。露天農(nóng)田中微塑料總濃度為217.30～2 324.22μg·g?1，平均值為1 187.76μg·g?1。與露天農(nóng)田相比，大棚土壤中微塑料總濃度較高，為612.35～2 512.18 μg·g?1，平均值為1 439.56μg·g?1，是露天農(nóng)田的1.21 倍。從不同區(qū)域農(nóng)用大棚與露天農(nóng)田中微塑料組成可以看出，除沈陽東部大棚土壤微塑料與露天農(nóng)田微塑料濃度接近外，在沈陽北部、西部和南部區(qū)域，大棚土壤中微塑料濃度均明顯高于露天農(nóng)田。大棚土壤中微塑料濃度分別為550.04μg·g?1（西部）、494.78μg·g?1（北部）和464.20 μg·g?1（南部），分別是對(duì)應(yīng)地區(qū)露天農(nóng)田微塑料濃度的1.17、1.52倍和1.49倍。

不同區(qū)域大棚土壤中微塑料組成表現(xiàn)為PE>PP>PS，且土壤中PE 濃度明顯高于PP 和PS，PE 濃度平均值分別是PP 和PS 濃度平均值的2.20 倍和4.07 倍（北部）、2.01 倍和5.43 倍（西部）、2.40 倍和6.11 倍（南部）、1.95倍和4.92倍（東部）；與大棚土壤微塑料組成相似，露天農(nóng)田中微塑料組成也表現(xiàn)為PE>PP>PS，但PP 和PS濃度明顯增高，特別是北部區(qū)域土壤PS微塑料增幅較大，該結(jié)果可能與北部露天農(nóng)田中更廣泛的使用含有微塑料的化肥[4]有關(guān)。調(diào)查表明，化肥中微塑料的主要組成類型為PS，因此化肥的大量使用導(dǎo)致了土壤中PS 含量的增加。大棚土壤中PE 濃度明顯高于露天農(nóng)田，主要是農(nóng)用大棚薄膜廣泛使用的結(jié)果[35]。農(nóng)用薄膜所用的塑料材料為低密度聚乙烯[36]、線型低密度聚乙烯和乙烯?醋酸乙烯共聚物等，掉落的大塊棚膜和地膜經(jīng)過光照、風(fēng)化等環(huán)境作用，易破碎形成微塑料[11]，進(jìn)而導(dǎo)致大棚農(nóng)田土壤中PE 含量偏高。此外，采樣點(diǎn)附近有農(nóng)民生活區(qū)產(chǎn)生的生活塑料垃圾和含有合成微纖維[37]的洗衣廢水排放，以及含有微塑料的污水灌溉[2]和污泥使用，這些也對(duì)大棚土壤中微塑料濃度的升高有所貢獻(xiàn)。

不同種植模式下土壤剖面中微塑料的分布不同（圖7）。大棚蕓豆種植下表層土壤微塑料濃度最大，為1 517.90μg·g?1，從地表向下土壤微塑料濃度降幅最大，為90.46%；大棚西紅柿與生菜種植下土壤微塑料從0～5 cm 到5～10 cm 降幅較小，分別為44.88%和38.44%，從5～10 cm 到20～30 cm 降幅變大，分別為64.13%和66.13%；露天玉米和大蔥種植模式下，土壤微塑料從地表向下降幅相對(duì)較小，降幅分別為62.53%和70.96%。不同種植模式均表現(xiàn)出表層土壤微塑料富集現(xiàn)象，主要原因是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展使用了大量的棚膜和地膜，棚膜和地膜在物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化與生物風(fēng)化作用下破碎形成微塑料，微塑料首先會(huì)進(jìn)入到表層土壤中，并且容易吸附在植物的根莖上[15]，不易向深層土壤遷移，導(dǎo)致微塑料積累在表層土壤中。目前對(duì)土壤以及沉積物中微塑料的研究剛發(fā)展起來，如對(duì)上海郊區(qū)土壤[33]、黑龍江農(nóng)田土壤[26]和云南滇池湖盆區(qū)農(nóng)田土壤[38]中微塑料分布特征進(jìn)行的研究，結(jié)果均表明土壤表層微塑料含量較高。

3 結(jié)論

（1）沈陽周邊農(nóng)田土壤中微塑料的物理形態(tài)有薄膜狀、纖維狀、碎片狀和顆粒狀。通過定性定量分析檢測(cè)出土壤中微塑料主要組成有PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）和PS（聚苯乙烯）。土壤中微塑料總濃度為217.30～2 512.18μg·g?1，平均值為1 327.69μg·g?1，組成特征為PE>PP>PS。

（2）在平面土壤中，沈陽西部農(nóng)田土壤中微塑料濃度平均值最大，其次是東部和北部，南部最小。在不同利用類型土壤中，大棚土壤微塑料濃度高于露天農(nóng)田。

（3）在剖面土壤中，表層土壤（0～5 cm）微塑料濃度最高，向下呈逐漸降低的趨勢(shì)。從表層土壤到深層土壤，微塑料濃度降幅逐漸變小。