《土壤微塑料监测技术指南(试行)》

《土壤微塑料监测技术指南(试行)》土壤微塑料监测是识别土壤环境中微塑料污染特征、评估生态风险的重要技术手段。为规范土壤微塑料监测流程，提升数据准确性与可比性，本技术指南基于当前科学认知与技术条件，系统规定监测方案设计、样品采集与保存、前处理、分析测试、质量控制及数据报告等关键环节的操作要求，适用于农田、林地、园地、草地、建设用地等各类土壤环境中微塑料的调查监测与长期跟踪。一、监测方案设计监测方案需根据监测目的（如污染现状调查、源解析、生态风险评估或长期趋势研究）、区域特征（如土壤类型、土地利用方式、人为活动强度）及技术可行性综合制定。监测区域划分：以自然地理单元（如流域、地貌区）或行政单元为基础，结合微塑料输入源（如塑料垃圾堆放场、农业地膜使用区、污水灌溉区、有机肥施用区）分布，划分重点监测区与背景对照区。背景对照区应选择人类活动影响极小、无显著微塑料输入的区域（如未开垦荒地、原始林区），数量不少于监测区的10%。布点方法：-污染现状调查：采用网格布点法，网格间距根据区域面积与均质性调整，一般平原区5-10km，丘陵山区2-5km，每个网格内布设1个采样点。-源解析监测：以输入源为中心，按径向梯度布点，距源0-50m、50-200m、200-500m设置3个梯度，每个梯度不少于3个点。-长期趋势监测：在典型区域设置固定监测点，数量根据区域面积确定（如100km²设置3-5个点），保持点位位置、采样深度、时间的一致性。监测频次：常规调查每年1次（建议秋季土壤扰动较小期）；源解析监测在输入活动密集期（如地膜覆盖期、垃圾堆放高峰月）增加1次；背景对照区每2年监测1次。二、样品采集与保存样品采集需严格避免外源微塑料污染，全程使用非塑料材质工具与容器。采样工具：优先选用不锈钢铲、竹制铲或经酸蚀（10%盐酸浸泡24小时）的玻璃铲，禁止使用塑料铲或含塑料涂层工具。采样前工具需用超纯水冲洗3次，并用无绒棉布擦干。采样深度与量：表层土壤（0-20cm）为基本监测层，若需评估垂直分布，增加20-40cm、40-60cm分层采样。每个样品采集量不少于1kg（干重），混合样需按“梅花形”或“棋盘形”采集5-8个子样，充分混匀后四分法缩分至目标量。保存要求：样品装入清洁玻璃广口瓶（预先经马弗炉450℃灼烧4小时去除有机物），瓶口用铝箔密封，避免塑料盖直接接触样品。运输过程中使用保温箱（4℃±2℃），24小时内送达实验室；若需长期保存（超过7天），置于-20℃冷冻保存，避免微生物降解微塑料。三、样品前处理前处理目标是去除土壤中的有机质、矿物质等干扰物，富集微塑料颗粒，需分阶段控制污染风险。1.杂质分离将冷冻样品自然解冻至室温（避免反复冻融），过2mm不锈钢筛（预先用超纯水超声清洗10分钟），去除石块、动植物残体等大颗粒杂质。筛下土样平铺于玻璃托盘（厚度≤0.5cm），在通风橱内（风速0.3-0.5m/s）自然风干48小时，期间每12小时翻动1次，避免阳光直射导致微塑料老化。2.密度浮选采用两步浮选法提高回收率：-第一步：将风干土样按1:5（w/v）加入NaCl溶液（密度1.2g/cm³，用超纯水配制并经0.45μm玻璃纤维滤膜过滤），振荡30分钟（200rpm）后静置2小时，收集上层悬浮液；-第二步：下层沉淀重复第一步操作，合并两次悬浮液。若目标微塑料密度＞1.2g/cm³（如PET、PVC），改用ZnCl₂溶液（密度1.5g/cm³），操作同上。3.有机质消解向浮选后的悬浮液中加入10%H₂O₂溶液（与悬浮液体积比1:1），缓慢升温至40℃±5℃，持续搅拌反应24小时（避免剧烈沸腾导致微塑料损失）。若有机质含量高（＞10%），可补加H₂O₂至溶液不再产生气泡。反应结束后用超纯水稀释至原体积，静置1小时待沉淀完全。4.过滤富集将上清液通过0.45μm玻璃纤维滤膜（预先在60℃烘箱干燥24小时并称重），真空抽滤（负压≤0.05MPa）。滤膜转移至玻璃培养皿，置于干燥器（内放硅胶）平衡2小时后称重，计算总悬浮物质质量。四、分析测试采用显微红外光谱（μ-FTIR）为主、拉曼光谱（Raman）为辅的方法进行微塑料的定性与定量分析。1.显微观察与计数将滤膜置于体视显微镜（放大倍数50-200倍）下，使用透射光与反射光交替观察，记录颗粒的数量、颜色、形状（碎片、纤维、薄膜）及粒径（等效圆直径，D50、D90）。粒径测量范围0.01-5mm，＜0.01mm的颗粒因检测误差较大暂不纳入统计。2.聚合物类型鉴定选取代表性颗粒（每样品至少50个，或占总颗粒数的10%，取较大值）进行μ-FTIR分析：-制样：用不锈钢针将颗粒转移至KBr压片（预先450℃灼烧），轻压固定；-扫描参数：波数范围4000-400cm⁻¹，分辨率4cm⁻¹，扫描次数32次，背景扫描与样品扫描间隔≤30分钟；-谱图匹配：使用标准谱库（如Sadtler聚合物谱库）进行比对，匹配度≥80%判定为已知聚合物（PE、PP、PS、PET、PVC等），匹配度＜80%标记为“未知聚合物”。3.定量分析对于纤维类微塑料，采用长度-数量转换法（每根纤维计为1个颗粒）；对于碎片/薄膜类，按颗粒计数。总浓度以“个/kg干土”表示，若需质量浓度，需测量单个颗粒质量（精度0.001mg天平）后计算平均值，结果表示为“mg/kg干土”。五、质量保证与质量控制空白试验：每批次样品（≤20个）需同步进行采样空白（随样品携带未开封玻璃瓶，模拟采样过程但不接触土壤）与实验室空白（用超纯水代替土壤进行全流程前处理），空白中微塑料数量应≤样品均值的5%，否则需排查污染来源（如空气、试剂、容器）。平行样测定：每10个样品设置1个平行样（相对偏差≤20%），若偏差超过30%，需重新采样分析。加标回收：每批次样品加入已知量的标准微塑料（PE、PP、PET，粒径0.1-1mm，数量50-100个），回收率应控制在70%-130%。仪器校准：μ-FTIR每季度用聚苯乙烯标准片（NISTSRM1921b）校准，确保波数误差≤2cm⁻¹；体视显微镜每月用标准刻度片校准放大倍数，误差≤5%。人员培训：操作前需进行污染防控培训（如穿戴棉质实验服、无粉乳胶手套，避免使用塑料发带/饰品），定期考核前处理与分析操作规范性。六、数据处理与报告数据有效性：剔除空白试验中检出的微塑料数量，若样品中某类微塑料数量低于空白均值的2倍，视为未检出（ND）。异常值采用Grubbs检验（α=0.05）判定，剔除后剩余数据参与统计。结果表示：-数量浓度：n（个/kg），保留两位有效数字；-粒径分布：用箱线图表示D10、D50、D90；-聚合物组成：按占比排序（如PE45%、PP30%、PET15%、其他10%）。监测报告：应包含以下内容：1.监测背景：目的、区域概况（地理位置、土壤类型、土地利用）、布点方案；2.方法概述：采样、前处理、分析测试方法及依据；3.结果分析：微塑料浓度水平