一、研究思路

本次项目针对西藏地区城镇生活污水中微塑料的分布情况展开研究，前期主要从实地调研（采集不同海拔点污水处理厂的样品）和文献调研着手，确定研究方案。中后期以实验为主，主要包括样品预处理和微塑料的定性、定量分析。

二、主要内容

1.确定研究方案：

(1) 微塑料检测方法对比分析。

(2) 在拉萨市柳梧新区和咸阳市渭城区污水处理厂采集水样。

(3) 样品预处理。

(4) 对样品中的微塑料进行定性、定量分析。

2.微塑料检测方法对比分析：

通过阅读文献了解到目前研究微塑料的检测方法主要有光学显微镜+显微红外、显微红外成像、裂解气相色谱质谱联用仪Py-GCMS、扫描电镜SEM、激光红外成像LDIR等，这些检测方法由于受到本身原理和特性的限制，具备各自的优势与不足，详细内容见表1。

表1 微塑料检测方法及比较

3.采集水样：

拉萨市柳梧新区污水处理厂一期主体工艺为“格栅+旋流沉砂池+CASS”如图1，污水经过格栅，旋流沉砂后，进入CASS反应池，通过预反应区后进入主反应区，经历充水-曝气反应期（好氧阶段）、沉淀期（缺氧阶段）、滗水期（厌氧阶段）和闲置期后出水。分别用45μm和300μm的筛绢（33cm*33cm）过滤好氧池、缺氧池、厌氧池、及预脱硝的水样各2L，总进水各5L，过滤后用锡纸包裹筛绢，贴上标签，装入自封袋中低温保存如图2。

图2 采集后所得样品

咸阳市渭城区污水处理厂主要工艺包含预处理、生化处理、深度处理和消毒。用铁桶采集总进水、好氧池、缺氧池、厌氧池、总出水的水样各2L如图3，筛绢过滤水样（如图4）后，用锡纸包裹筛绢，贴上标签，装入自封袋中带回实验室,并置于4℃的冰箱中保存。

图3 采集污水                          图4 筛绢过滤水样

4.样品预处理：

2023年7月，小组成员赴厦门大学学习污水中微塑料的预处理方法，使用傅立叶变换红外光谱仪，对微塑料进行检测得到谱图结果，并通过这一检测结果来对微塑料化学组成进行判断。回校后总结实验方法并采购实验所需药品和玻璃仪器如图5。

图5 实验所需样品和玻璃仪器

样品预处理步骤如图6所示，具体实验步骤如下：

图6 样品预处理流程图

实验开始前，需要清洗玻璃仪器，超声波清洗15分钟后烘干备用。

实验开始，将筛绢倒扣于1L烧杯中用up水冲洗样品至500mL，超声波清洗10分钟后，继续冲洗至1L，进行第一次真空抽滤，抽滤用到的滤膜为混合纤维微孔滤膜（5μm）如图7，得到的滤膜用100mL的30%的过氧化氢溶液冲洗到高脚烧杯中60℃水浴72h如图8。

图7 第一次抽滤                 图8 水浴72h

将过氧化氢处理后的溶液进行第二次抽滤，得到的滤膜用250mL的氯化锌溶液再次冲洗到高脚烧杯中静置24h如图9。取上清液50mL第三次抽滤，将抽滤后的滤膜放在培养皿中，保存，烘箱60℃烘干3小时如图10，进行下一步分析和观察。

注：每次抽滤后要用up水冲洗杯壁3次，避免玻璃仪器中有微塑料的残留。

图9 第二次抽滤                     图10烘箱烘干

5.微塑料的定性、定量分析：

根据实验室现有条件确定了微塑料的分类统计方法——显微镜目视鉴别法。

滤膜于烘箱下烘干3h后用手机对样品进行拍照并保存。使用显微镜目视鉴别法统计每张滤膜上样品数量及形貌特征。将滤纸放置在显微镜的载物台上，为了方便观察样品，将显微镜的放大倍数调节到4*，测量微塑料粒径时单位选择mm。使用ImageView软件拍摄显微图像并对样品中微塑料的尺寸进行测量，同时根据照片对微塑料的颜色和形状进行统计。通过观察，将微塑料形状分为了纤维状和非纤维状两个类别,其中非纤维状包括片状、块状与球状,颜色按程度分为较浅(透明,半透明),中等(蓝色,红色,黄色,绿色),较深(黑色,灰色,褐色)如图11。

图11 微塑料的形态及粒径分布

二、主要特色和创新点

1.特色：

微塑料作为一种新型污染物，其对环境的影响已得到了人们的广泛关注。

目前关于微塑料的研究还处于初期阶段，本次调研微塑料在不同海拔高度地区城镇生活污水中的分布现状，既可以加强与完善微塑料的样品采集和预处理标准方法，又为进一步研究微塑料污染的环境分布现状及特征提供新的数据支持，在高海拔、低气压、人口饱和度低的条件下微塑料的分布特征、颜色特征、形状特征、粒径特征等与低海拔下的对比分析。

2.创新点：

(1) 关于微塑料的研究还处于初期阶段，国内外微塑料的研究方向主要针对海洋及内陆湖泊。西藏地区的研究主要集中在湖泊，自然水流，城镇生活污水类的研究较少。

(2) 本次研究—微塑料在高海拔地区城镇生活污水中的污染现状，通过采集污水厂各处理单元的水样，对样品进行预处理和微塑料定性定量分析，为深入研究进入污水处理厂中微塑料的特性、来源、分布特点和有效控制从污水厂排放后水体中微塑料引起的点源污染提供数据支持。

二、项目成果应用情况或应用前景

1.项目成果：

(1) 微塑料数量与形貌特征：

由表2可得,水样经过45μm筛绢过滤后所得样品中好氧阶段微塑料浓度最高,大约为49n/L,其中47%位于0.1-0.5mm粒径范围。预脱硝中微塑料浓度次之,为33n/L,大部分（95%）位于0.1-5mm粒径范围内。缺氧阶段微塑料浓度为23n/L,43%分布于0.1-0.5mm之间。厌氧阶段浓度为10n/L,45%位于1-5mm之间。总进水微塑料浓度最低，大约为1n/L。

表2 45μm筛绢下各阶段微塑料浓度及粒径分布

由表3可得，水样经过300μm筛绢过滤后所得样品中好氧阶段微塑料浓度最高,大约为38n/L，其中45%位于1-5mm粒径范围。缺氧阶段微塑料浓度大约

为33n/L，49%位于0.1-0.5mm之间。预脱硝中微塑料浓度为18n/L,大部分在1-5mm粒径范围内。厌氧阶段浓度为大约为12n/L,78%位于1-5mm之间。总进水微塑料浓度最低，大约为5n/L。

表3 300μm筛绢下各阶段微塑料浓度及粒径分布

通过统计结果,使用300μm的筛绢过滤样品时，样品中微塑料的尺寸主要分布在1-5mm范围内。使用45μm的筛绢过滤样品时，样品中微塑料的尺寸主要分布在0.01-0.5mm范围内。

同时，样品中的微塑料数量随着污水厂的工艺流程整体呈减少趋势如图12,且样品中以纤维状微塑料居多,非纤维状微塑料较少（绝大多数都是碎片状）。微塑料的颜色主要为黑色、蓝色、紫色、红色、黄色和绿色，蓝色和黑色居多如图13。

图12 CASS工艺下微塑料的去除趋势            图13 样品中微塑料的颜色

(1) 微塑料的化学组分：

使用傅立叶变换红外光谱仪，对微塑料进行检测得到谱图结果，并通过这一检测结果来对微塑料化学组成进行判断。实验结果中所出现的微塑料种类:聚酯树脂（ALK）、尼龙（NYLON）、丙纶（OLEFIN）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚乙烯：聚丙烯（PE：PP）、人造纤维（RAYON）。

由图14可得经过45μm筛绢过滤后，预脱销阶段样品中微塑料的组成为丙纶，好氧阶段样品中微塑料的组成为丙纶，缺氧阶段微塑料的组分为聚乙烯（80%）和聚乙烯：聚丙烯（20%），厌氧阶段样品中微塑料的组成为聚乙烯（75%）和尼龙（25%）。

经过300μm筛绢过滤后，预脱销阶段样品中微塑料的组成为人造纤维(6%)、丙纶（25%）、聚酯树脂（6%）和聚乙烯（63%），好氧阶段样品中微塑料的组成为RAYON（3%）、聚酯树脂（3%）、尼龙（3%）和聚乙烯（91%），缺氧阶段没有微塑料，厌氧阶段样品中微塑料的组成为聚乙烯：聚丙烯（18%）、聚乙烯（75%）和聚酯树脂（7%）。

图14 各阶段样品中微塑料化学成分

对各阶段样品中微塑料化学成分进行分析可得，西藏拉萨柳梧新区污水处理厂污水中微塑料主要来自食品袋（PE）、各种塑料制品（PVC）的破碎和合成化纤维纺织品的断裂（NYLON、OLEFIN等），少部分来源于管道碎片，设备外壳，电线外皮等。

2.应用前景：

研究表明，我国水环境微塑料污染水平总体高于国外水平，微塑料通过生活污水的直接排放或经过污水厂处理后再排放等多种途径进入到水环境当中，污染水体。特别是在高海拔地区，由于环境脆弱、自我修复能力差，微塑料污染可能对当地水生生态系统产生更为严重的影响。因此，研究微塑料在高海拔地区城镇生活污水中的分布现状对了解微塑料的形貌特征、粒径分布和化学组分有重要意义。通过分析微塑料的化学组分，了解生活污水中微塑料的主要来源，为微塑料污染的治理提供数据支持。

二、对今后工作的意见建议

在当今社会，环境污染已成为了全球性的问题，而微塑料作为一种新型污染物，引起了广泛关注。微塑料的概念于2004年首次被提出，是指直径小于5mm的塑料颗粒。根据微塑料的形成方式，被分为原生微塑料和次生微塑料。其中，原生微塑料指人造粒径小于5mm的塑料颗粒，广泛存在于洗护用品和工业原料中，而次生微塑料主要来源于纤维纺织品的断裂和大块塑料的破碎和降解。我国是塑料垃圾排放大国，这使得微塑料广泛存在于各种环境介质当中，对生态系统和人类健康造成潜在威胁。特别是在高海拔地区，由于环境脆弱、自我修复能力差，微塑料污染可能对当地生态系统产生更为严重的影响。因此，研究微塑料在高海拔地区城镇生活污水中的分布现状具有重要意义。

本次对微塑料在高海拔地区城镇生活污水中的分布现状进行研究，通过分析拉萨市柳梧新区污水处理厂污水中微塑料的物理特性（数量、颜色、形状和粒径分布）和化学组分，我们得出了微塑料的主要来源，为深入研究微塑料的特性和有效控制污染源头提供数据支持。但在实验过程中也存在困难与问题，如采集了总进水、预脱销、好氧池、厌氧池和缺氧池的样品后，在样品预处理过程中，发现好氧池、厌氧池和缺氧池样品中污泥浓度太高，不易抽滤；实验条件尚不成熟，实验仪器设备不完善。用显微镜目视鉴别法来对物质的成分进行粗略的判断，这种方法要求所鉴定的物质尺寸较大，且在这种方法下所做出的判断结果较为粗略，比较容易受到主观因素的影响。微米和纳米级微塑料无法观察到，存在实验数据误差等问题，对此我们需要查阅更多的资料与文献，参加相关课题的讲座，继续学习和完善实验方法并在实践中加以运用，同时需要购置相关仪器设备，减小实验误差，使得数据更加精准。