国家标准计划《塑料 土壤中微塑料含量的测试 傅里叶变换显微红外光谱法》由 TC15(全国塑料标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国石油和化学工业联合会。
主要起草单位 北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心) 、中国计量科学研究院 、北京化工大学 、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所 、海南大学 、中国环境科学研究院 、中国环境监测总站 、海南省生态环境监测中心 、中国质量检验检测科学研究院 、国家食品安全风险评估中心 、北京市农林科学院 、广州质量检验研究院 、布鲁克(北京)科技有限公司 、安捷伦科技(中国)有限公司 。
| 13 环保、保健和安全 |
| 13.080 土质、土壤学 |
| 13.080.99 有关土质的其他标准 |
暂无。
塑料作为一种重要的基础材料,目前广泛应用于包装、建筑、纺织、制药、农业生产等经济社会的方方面面,塑料在给人们生产生活带来诸多便利的同时,也带来了巨大的环境挑战。
联合国环境规划署2018年的一份报告显示,全世界总计生产的90亿吨塑料制品中,被循环利用的只有9%,约12%被焚烧,其余79%最终堆积在垃圾填埋场或进入自然环境中。
据报道,欧盟每年向陆地中释放的塑料总量约为向海中释放总量的4~23倍, 每年仅从农田土壤中输入的塑料就远超过全球海洋表面漂浮的塑料总量。
进入土壤中的塑料,经气候变化、紫外线照射、机械耕作力干扰进一步老化或碎片化, 逐渐形成更加难以捡拾回收的小残片、微塑料颗粒(<5 mm)、甚至纳米塑料颗粒, 而这些颗粒因其尺寸小、疏水性强、性质稳定等特点, 可长期存在于土壤中, 并直接参与土壤演化及其水文学过程, 亦可能进入植物及人体, 从而威胁植物生长及人类健康 。
近年来,已在水稻田、菜地、果园和林地等土壤中发现多种形貌类型、多种聚合物成分的塑料存在。
塑料污染目前已成为全球性的环境问题,其在海洋和潮滩环境中的来源、丰度、环境行为及生态效应受到普遍关注。
陆地生态系统作为海洋生态系统塑料污染的主要来源, 其污染现状及归趋特征直接威胁着海洋生态系统的安全。
因此,陆域塑料污染更应引起重视,积极开展土壤环境微塑料污染物调查监测和环境风险评估,加强塑料的生态环境危害机理研究和管控。
然而,由于目前国内外尚未建立国家级或国际统一的土壤塑料监测标准,缺乏标准化的塑料分析方法,导致不同机构间研究结果缺乏可比性,难以实现研究结果间横向比较和生态风险的准确有效评估,为土壤中塑料的相关研究形成了障碍。
因此,未来亟需加强土壤中塑料检测方法的研究,制定涵盖样品采集、制备、分离,以及鉴别量化等环节的监测技术规范,制定不同质地类型土壤的塑料分析方法标准,以增强土壤塑料监测数据的准确性、可靠性和可比性。
本标准的制定,可以为土壤中塑料研究过程中涉及的样品采集、保存、分离和鉴别分析等环节提供规范统一的方法,对后续土壤中塑料赋存现状的调查、土壤处理技术的评价及相关研究的积累奠定基础。
标准制订并实施后,相关行业管理部门,可依据此标准对土壤中的塑料进行调查,对赋存状况进行统计建档,为土壤环境的治理和相关污染的管控提供科学的理论依据。
范围:本文件适用于土壤中尺寸范围在50μm~5 mm之间的微塑料的形状、颜色、尺寸、数量和聚合物种类的测试。沉积物、有机肥中微塑料的测试可参考本方法。 主要技术内容:该标准描述了傅里叶变换显微红外光谱测试土壤中微塑料的方法,包括样品的采集、制备,如通过筛分、浮选、消解过滤等步骤收集土壤中的微塑料;仪器设备的要求,如傅里叶变换(显微)红外光谱仪波数范围4000cm-1-400cm-1,光谱分辨率不低于1cm-1等;微塑料形貌测定,借助显微镜观察记录微塑料颗粒的尺寸、颜色和形状;微塑料成分鉴别,可采用反射模式、透射模式或ATR模式进行显微红外测试;以及结果分析与计算,通过将红外光谱图与标准谱图联机检索对照,根据匹配度和红外光谱解析结果判定聚合物种类,并统计微塑料数量、计算微塑料丰度等。
土壤中的塑料污染主要由人类活动产生,如农业用膜产生的农膜残留、以及通过循环利用、垃圾填埋、大气沉降等途径进入土壤环境。研究表明: 进入土壤的塑料具有疏水性强、性质稳定等特点,能够长期存在于土壤中,引发严重的生态环境问题和健康风险。如土壤中的塑料影响土壤的理化性质和结构、降低土壤肥力、改变土壤中微生物群落多样性,还会对土壤环境中植物和动物造成危害,影响作物生长及粮食产量,影响动物生长、发育和繁殖;并可通过食物链传递最终进入人体, 严重危害人类健康。《新污染物治理行动方案》明确要完善新污染物环境监测技术体系,开展新污染物环境调查监测和环境风险评估。微塑料作为一类新型环境污染物,特别需要加强微塑料生态环境危害机理研究和管控。 目前,研究层面主要集中在沉积物、污泥和土壤介质中的微塑料采样、样品制备、分析和评价方法等环节;且现有土壤中微塑料的检测方法多借鉴水体、沉积物中微塑料的检测方法。但土壤中难熔态化合物如木质素、木栓质及鞣酸类物质含量较高,部分地区土壤含有来自生物体不完全燃烧产生的黑炭,使得土壤中的微塑料更难以分离和检测。针对土壤介质的复杂性和特殊性,近年来,许多学者根据不同研究目的,不同土壤环境介质,开发了多种有关土壤塑料的监测方法。但鉴于土壤环境介质的复杂性、颗粒分布的不均一性,所采用的采样和分析方法的不统一,如土壤样品的采集与水体不同,塑料在土壤中的分布更加具有模块性和不均匀性,选择不同的采样点位、深度等参数都会对监测数据的可比性产生影响。另外 土壤中杂质颗粒、有机质、难熔态化合物以及不完全燃烧产生的黑炭等,均会对微塑料识别和定量产生干扰,通过不同的样品制备方法可将塑料从背景物质中分离出来,采用的方法不同,分离效果不同。 目前国内外尚未建立国家级或国际统一的土壤塑料监测标准,使各研究结果本身偏差较大,难以实现研究结果间横向比较和生态风险的准确有效评估。方法的不统一,阻碍了研究机构及决策部门对这一塑料污染物的深入研究和常规监测,进而阻碍了基于环境浓度、环境特征的颗粒物生物暴露试验,以及对其生态风险的评估。 为有效支撑土壤(微)塑料污染的风险管控需求,借鉴沉积物和土壤等介质已有研究成果,结合国内现有监测能力现状(方法适用性、可比性和监测成本等因素),制定涵盖样品采集、制备、鉴别量化等环节的监测技术规范,制定不同质地土壤的分析方法标准,以增强土壤塑料监测数据的准确性、可靠性和可比性。
微/纳米塑料关键参数计量技术及标准物质研究
1.采信必要性 (1)经济社会与产业发展的核心需求 1)支撑农业与生态经济稳定发展:土壤微塑料会阻碍作物根系生长、改变微生物群落结构,直接影响农业生产力,而农业作为基础产业,其受损将传导至食品加工、供应链等下游领域,亟需标准化检测技术为污染防控提供支撑。 2)满足检测产业规范化发展需求:当前土壤微塑料检测市场因方法不统一,存在数据可信度低、服务质量参差不齐的问题。该标准可明确检测流程与技术要求,引导检测机构规范化运营,推动检测产业从分散化向标准化升级 。 (2)响应法律法规与政策规划要求 1)衔接环境管理政策导向:我国已将核技术环保应用纳入国家行动方案,重点攻关固废处理等领域,而土壤微塑料检测是污染管控的前置环节。同时,2025年全面推行的禁塑令等政策,亟需配套检测标准评估政策实施效果,形成“防控-检测-评估”的管理闭环。 2)契合标准化发展制度要求:该标准已入选北京市2025年高质量团体标准,符合《北京市标准化办法》对高质量团体标准的采信要求,其技术内容可为后续国家层面标准制定提供参考,衔接地方与国家标准化体系 。 (3)标准实施的多维效益显著 1)经济效益:标准化检测可降低企业合规成本,避免因方法差异导致的重复检测,同时为水处理厂、农业企业等提供精准污染数据,减少盲目治理带来的资源浪费,据测算可降低相关企业污染管控成本15%-20%。 2)社会效益:通过精准识别土壤微塑料污染状况,可针对性防控农产品污染风险,降低儿童、孕妇等敏感人群通过食物链暴露的健康威胁,缓解公众对食品安全的担忧。 3)生态效益:为土壤微塑料污染溯源提供统一数据支撑,明确农业地膜、垃圾填埋渗漏等主要污染源的贡献度,助力制定靶向治理措施,保护土壤生态系统结构与功能完整性 。 2.项目可行性 (1)产业发展基础坚实 1)污染防控需求驱动产业升级:土壤微塑料污染已从科研议题转变为民生关切,环境监测、农业、食品等领域对精准检测的需求年均增长30%以上,为标准实施提供了广阔的市场空间。 2)检测服务体系初步成型:国内已有中国环境监测总站、中国检验检疫科学研究院等多家机构开展微塑料检测业务,具备标准落地的机构基础,且检测市场已形成“基础检测-进阶分析”的分层服务能力,可适配不同场景需求 。 (2)技术成熟度与经济性兼具 1)技术原理与应用成熟:傅立叶变换显微红外光谱法通过对比红外光谱图鉴别聚合物种类,已成为微塑料检测的主流技术,可精准识别PE、PP、PS、PA、PVC、PET等多种常见微塑料,且该标准创新的多级前处理流程已解决土壤基质干扰难题 。多家机构验证表明,不同仪器型号均可稳定应用该方法,结果偏差在可接受范围内 。 2)实施成本可控:该方法可依托实验室现有傅立叶变换显微红外光谱仪开展检测,无需大规模购置新设备。同时,通过优化样品前处理流程,采用低成本且高效的分离技术,可将单样品检测成本控制在合理区间,相较于高端联用技术成本降低40%以上。 (3)研究基础与实施条件完备 1)技术积累深厚:该标准融合了μ-FTIR技术与全链条质控体系,已为多家权威机构的标准制定和检测工作提供技术支撑,其方法学有效性已通过多轮验证,回收率可达80% 以上。相关专利技术已解决滤膜吸收红外光或成本过高的行业痛点,进一步提升了标准的实操性。 2)有专业的检测技术人员,可快速实现标准落地。同时,全国团体标准信息平台等渠道已建立标准推广机制,能为实施单位提供技术培训与咨询服务 。
1.实施前景:政策与市场双轮驱动下的广泛落地 1)政策体系衔接创造刚需场景:生态环境部已将微塑料界定为新污染物,《土壤污染防治法》明确要求建立新型污染物监测制度,推荐性国家标准的实施可精准衔接这一政策需求,有望被纳入全国土壤污染状况详查、农田安全利用监测等法定工作中,形成刚性应用场景。 2)产业发展催生规模化应用:2025年中国土壤修复检测市场规模已突破百亿,且微塑料等新污染物检测需求增速显著。国家标准的出台将进一步规范市场准入,引导检测机构、农业企业、环保工程单位等主体广泛采用,预计3年内可实现各级环境监测机构全覆盖,第三方检测应用率提升至60%以上 。 3)技术推广基础扎实可行:基于团体标准已有的实践验证,国家标准可充分继承成熟技术路线,同时结合不同区域土壤特征优化细节,降低标准转化与推广成本。加之国内多数实验室已配备相关检测设备,无需大规模新增投入,为快速落地提供了硬件保障 。 2.实施效益:多维价值协同提升 1)经济效益:降本增效与产业升级 - 统一的检测标准可避免企业因方法差异导致的重复检测,预计能降低相关企业污染管控成本15%-20%;通过优化前处理流程,单样品检测时间缩短30%,显著提升检测机构的服务效率与产能 。 - 带动检测设备、试剂等上下游产业发展,尤其推动适配国家标准的低成本检测方案研发,形成“标准-技术-产业”的良性循环,助力土壤检测产业向精准化、高值化升级。 2)社会效益:筑牢土壤安全与健康屏障 - 为农产品产地土壤微塑料污染筛查提供统一标准,可精准识别污染源头与程度,降低微塑料通过食物链进入人体的健康风险,缓解公众对食品安全的担忧。 - 标准化的检测数据可支撑环境信息公开,增强公众对土壤污染治理的参与感与信任感,同时为环境教育提供科学依据,提升社会整体环保意识。 3)生态效益:助力精准治理与系统保护 - 立全国统一的土壤微塑料污染数据库,明确农业地膜、工业固废等不同污染源的贡献度,为靶向治理措施制定提供数据支撑,推动污染治理从“广谱防控”向“精准施治”转变。 - 为微塑料对土壤碳循环、微生物群落影响等生态效应研究提供标准化数据基准,助力揭示其长期环境风险,为土壤生态系统保护与可持续利用提供科学保障。 4)标准化效益:完善环境监测标准体系 - 填补国内土壤微塑料检测国家标准空白,与水体、沉积物等其他介质微塑料检测标准形成协同,构建全介质微塑料监测标准体系,提升我国在新污染物标准化领域的国际话语权。 - 为地方标准制定提供上位依据,可引导各地结合区域特点细化实施细则,形成“国家标准统筹-地方标准补充”的层级体系,推动全国土壤微塑料监测工作规范统一。