自工业革命以来,全球人口的快速增长与经济的飞速发展对地球地貌与环境造成了巨大影响,人类活动对地球系统的改变开创了一个全新的地质年代——人类世(Anthropocene)。塑料的存在是一个合适的地质起点,可以定义人类形成地球表面的正式开始。

 

“人类世”用以指代当前地球上人类影响深刻改变的地质时期。

 

2023年4月,清华大学环境学院侯德义团队在《Environmental Science & Technology》上发表了一篇题为" PlasticRock Complexes as Hotspots for Microplastic Generation"的研究论文。

 

 

 

该研究在野外考察研究中发现的塑岩样品里,低密度聚乙烯塑料与以石英为主要矿物组分的岩石发生了不可逆的化学结合作用,致使塑料成为沉积岩地层的一部分,进而能够被长期保存在地球的地质记录中,成为人类世的标记。这一新的沉积岩类型是人类活动作为一种新的地质营力,影响地球地质周期的直接证据。

 

 

 

2008年首次提出Anthropocene概念的英国著名地质学家、人类世国际工作组主席Jan Zalasiewicz在Nature的报道中称赞该研究给人类世赋予了更多的现实意义。《中国科学报》以“科学家首次发现塑料岩石”为题进行相关报道。

 

2024年3月,拉脱维亚水生生态研究所的研究人员在《Science Advances》上发表了一篇题为" Downward migrating microplastics in lake sediments are a tricky indicator for the onset of the Anthropocene"的研究论文。

 

 

 

该研究显示,在湖底沉积的物质层中发现微塑料可能是确定人类世开始的一种不可靠的方法,人类世是标志着人类活动对环境造成的后果的地质时代。

 

研究人员在拉脱维亚三个湖泊(Seksu,Pinku和Usmas)的沉积物中寻找塑料,他们在沉积物样本中发现了14种塑料,其中10种在Pinku湖发现,13种在Usmas湖发现,14种在Seksu湖发现。在所有深度发现的最丰富的聚合物是PA(聚酰胺)、PE(聚乙烯)、PUR(聚氨酯)和PVA(聚醋酸乙烯酯)。在三个湖泊中,最上层的沉积物层含有最多的塑料颗粒。但研究小组还发现,更小、更窄的颗粒已经进入了更古老的沉积物中,这些沉积物早在1950年代塑料生产开始之前就已经形成。例如,在已有200多年历史的沉积物中发现了可生物降解塑料聚乳酸(PLA)和聚羟基丁酸酯(PHB)的颗粒。研究人员使用既定技术对沉积物样品进行测年,测量样品中含有的铅同位素和球状含碳颗粒的含量。

 

根据干堆积密度(BD)数据,Seksu湖的沉积物比Pinku湖和Usmas湖要松散得多。通过主成分分析(PCA)与因子分析相结合,以了解哪些变量和因素会影响MPs颗粒向更深层的运输。以下变量:沉积物深度和年龄、沉积物有机物含量、BD、相对BD(RBD)、MPs材料密度、MPs粒径(包括主要和次要尺寸)和形状,即纵横比(AR)。RBD等于各沉积层的BD与湖泊最稠密层的比值。AR是次要维度与主要维度的关系。因此,我们进一步根据 AR 将粒子分为四类:<0.25、0.25 至 0.50、0.50 至 0.75 和 0.75 至 1。所有聚合物在每个深度的 AR 值都有很大差异,但总的趋势是 AR 值越大(越小的细长颗粒),颗粒在岩芯中穿透的深度就越深。

 

 

 

研究人员表示,微塑料在沉积物剖面中明确的向下迁移是一种真实的自然现象。这一过程的复杂性源于多种因素,包括沉积物材料的差异、微塑料种类的多样性,以及周围环境的独特条件,这些都为深入研究带来了挑战。显然,我们已然置身于一个无法避免微塑料存在的时代。专家们仍在努力探究这些微小颗粒物对我们的健康究竟有何影响,但不可否认的是,它们的普遍性已远远超出了我们的想象。我们迫切需要进一步优化对这些微塑料的研究方法,以更全面地了解其潜在影响,并寻求有效的应对策略。