《Atmospheric Pollution Research》：Microplastic Contamination in Snow of a High Mountain: A Case Study from Uluda? National Park, Türkiye
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微塑料污染在土耳其乌尔杜达格滑雪场雪层中的分布特征及影响因素研究，通过立体显微镜和Py-GC-MS分析发现，陈旧雪层微塑料浓度（120-370 μg/L）显著高于新鲜雪层（46-140 μg/L），垂直分布呈现表层最低（51 μg/L）、深层最高（375 μg/L）特征，主要成分为PET（57%）、PVC（27%）等纤维和碎片，揭示冬季运动活动对雪层微塑料污染的加剧作用及雪-冰动态过程对污染物迁移的影响机制。
Fatma Nur Eraslan|Eftade O. Gaga|Kevin V. Thomas|Cassandra Rauert
埃斯基谢希尔技术大学，工程学院，环境工程系，26555，埃斯基谢希尔，土耳其
摘要
本研究调查了冬季运动对土耳其某高山国家公园雪中微塑料（MP）污染的环境影响，重点关注乌卢达山滑雪场。研究人员从滑雪路线上的四个地点收集了雪样（包括老化和新鲜表面雪以及雪芯），并通过立体显微镜观察颗粒形态，并利用Py-GC-MS技术进行聚合物鉴定和定量分析，首次获得了该地区雪中微塑料的质量浓度数据。老化雪样中的微塑料浓度范围为120至370 μg/L，而新鲜雪样中的浓度较低，介于46至140 μg/L之间。从垂直方向来看，最高浓度（375 μg/L）出现在最深层（80–100厘米），最低浓度（51 μg/L）出现在最表层（0–20厘米）。纤维是主要颗粒类型（占57%），其次是碎片（27%）和泡沫（11%）。在聚合物组成方面，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是最主要的聚合物，其次是聚氯乙烯（PVC）、尼龙6（N6）和尼龙6,6（N6,6）。垂直分布分析表明，微塑料在雪层中的积累具有异质性，这受到降雪、风传输和融雪过程的影响。这些发现为了解雪覆盖的山地生态系统中微塑料的分布和环境归趋提供了关键见解，强调了更好地理解冬季运动影响及微塑料在雪中的长期环境后果的必要性。
引言
过去一个世纪里，塑料的全球使用量急剧增加。塑料的柔韧性和耐用性使其成为主要的合成材料。随着较大塑料颗粒逐渐分解，更小的塑料颗粒持续在环境中积累。根据Thompson等人（2004年）的定义，粒径小于5毫米的塑料颗粒或碎片被称为微塑料（MP）。
大气是微塑料的主要传输途径之一，这些微塑料来源于自然塑料降解或人类活动，如工业活动和轮胎磨损。它们的传输、扩散和沉积受风、雨和雪等大气因素的影响（O’Brien等人，2023年）。雪在微塑料的环境归趋中扮演着独特而多面的角色：在降雪过程中，颗粒可以从大气中被有效捕获并沉积到地表（Kang等人，2020年），在那里它们可能会暂时储存，或在融雪和再冻结循环中重新分布（Ariya等人，2011年；Meyer和Wania，2011年）。因此，雪表面不仅是一个沉积界面，也是一个动态的大气微塑料储存库（Gaga，2004年）。
最近的研究表明，雪不仅是大气中微塑料的被动接收者，还是一个高度动态的环境介质，会影响它们的垂直分布和环境归趋。沉积在雪中的微塑料可以通过雪的变质过程、风的作用以及融雪-再冻结过程重新分布和分层（Bergmann等人，2019年；Materi?等人，2021年）。这些沉积后的过程可以改变颗粒的大小分布、形状和表观丰度，使雪层成为近期和历史大气微塑料输入的重要记录。
来自各种极地、高山和偏远地区的报告均证实，雪是远距离传输颗粒的有效接收者。在法国比利牛斯山脉，平均沉积速率为365颗粒/m2/天，这直接证明了微塑料的大气传输和降落在偏远山区的现象（Allen等人，2019年）。在北极雪中，Bergmann等人（2019年）发现主要为纤维和碎片形状的微塑料，其中较小尺寸颗粒的比例较高（0–14.4 × 103颗粒/L）。同样，Aves等人（2022年）在南极雪中检测到微塑料（29颗粒/L），以纤维和透明颗粒为主，表明有远距离的大气输入。在喜马拉雅高海拔地区，Napper等人（2020年）在珠穆朗玛峰的雪中检测到微塑料（30颗粒/L），其颗粒丰度和聚合物组成随海拔和人类可达性而变化。青藏高原的雪中也含有高浓度的微塑料（650–920颗粒/L），尤其是在细小颗粒尺寸（<50 μm）中，这表明雪花对微塑料有高效的捕获作用（Zhang等人，2021年）。总体而言，这些发现突显了雪中微塑料的普遍存在，并证实了其作为大气微塑料沉积关键接收者的作用。
在高山环境中，多项研究强调了雪层中微塑料的异质分布。Materi?等人（2021年）表明，纳米塑料和微塑料被输送到高海拔地区并在雪层中形成垂直分层。Parolini等人（2021年）和Villanova-Solano等人（2023年）分别报告了意大利阿尔卑斯山和一座火山国家公园雪中微塑料的空间和垂直变化。这些研究表明，雪层并不简单地反映均匀沉积，而是记录了离散的大气输入和沉积后的重新组织。
尽管关于雪中微塑料的研究越来越多，但大多数研究仍依赖于通过视觉或光谱技术获得的基于颗粒数量的指标。相比之下，使用基于质量的方法进行微塑料量化的研究相对较少。这些研究利用热解气相色谱质谱法（Py-GC-MS）或将颗粒计数转换为质量估计值来报告雪样中的微塑料质量浓度。其中一项研究在北极的五个采样点均检测到微塑料，平均总浓度范围为0.54至51.07 μg/L（Hamilton等人，2024年）。在第二项研究中，使用基于焦平面阵列的微傅里叶变换红外成像技术（FPA-μFTIR）调查了滑雪场区域的雪样，发现融雪中的微塑料浓度范围为26至2549颗粒/L，并将颗粒计数转换为估计质量，介于19至573 μg/L之间（Chand等人，2024年）。大多数其他研究仅报告颗粒计数，主要集中在极地或冰川环境中。这种方法上的不一致性限制了已发表数据集的可比性，可能导致对雪覆盖环境中微塑料总量的严重低估。
沉积在雪中的大气微塑料并非环境惰性物质。它们会改变雪和冰表面的光学性质，从而可能影响太阳辐射的吸收和表面反照率，进而加速融化过程（Ambrosini等人，2019年）。在融雪过程中，微塑料可能释放并进入下层土壤、地表水和下游生态系统，可能产生不良生态影响（Meyer和Wania，2011年）。然而，由于缺乏关于雪中微塑料物理特性和基于质量的浓度的定量信息，这些影响的程度仍不明确。
虽然已在极地和高山地区报告了雪中的微塑料污染，但目前尚未有研究量化土耳其的微塑料质量浓度或整合滑雪场环境中的垂直雪层剖面数据。以往的研究主要集中在颗粒计数上，区域数据集有限，且很少应用Py-GC-MS来量化雪中的聚合物质量。因此，本研究提供了乌卢达山国家公园的首个基于质量的微塑料浓度数据集，涵盖了表面沉积样本（老化和新鲜雪）和垂直雪层剖面。通过结合立体显微镜和Py-GC-MS技术，该研究为受冬季运动影响的高山环境中微塑料的空间分布和垂直传输提供了新的见解，填补了高海拔地区的相关知识空白，并有助于更全面地理解娱乐区域中大气微塑料的沉积动态。
研究地点和采样
乌卢达山是土耳其最著名的冬季旅游目的地，也是该国使用最密集的山地之一。位于土耳其西北部，乌卢达山属于乌卢达山国家公园的一部分，每年吸引数百万游客，尤其是在冬季滑雪、单板滑雪、登山和休闲徒步活动最活跃的时期。滑雪季节通常从12月持续到3月，具体取决于降雪情况。
颗粒的物理特性
不同地点雪融水中颗粒的浓度存在显著差异。表1显示了收集的雪样中颗粒的物理特性分析结果。老化表面雪样中的颗粒数量最多（14×103颗粒/L），其次是滑雪坡起点（11×103颗粒/L）、山顶（7.1×103颗粒/L）和滑雪坡终点（6.3×103颗粒/L）（图2-a）。
微塑料颗粒的平均分布
结论
对乌卢达山国家公园（土耳其）滑雪场收集的表面和雪芯样本的分析表明，这些样本中普遍存在微塑料。微塑料主要是长度为100–1000 μm的黑色或透明纤维。鉴定出的主要聚合物是PET、PVC、N6和N66，这与以往的研究结果一致。总体而言，雪样中微塑料的质量浓度介于46至370 μg/L之间。
作者贡献声明
Cassandra Rauert：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论、数据管理。Kevin V. Thomas：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理。Eftade O. Gaga：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法论、数据管理、概念化。Fatma Nur Eraslan：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论、调查、数据分析、数据管理、概念化
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
数据可用性
数据可应要求提供。
资助
本研究得到了土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）的支持，项目编号为2214-A国际博士研究奖学金计划[资助编号：059B142300319]；以及埃斯基谢希尔技术大学的研究基金[项目编号：23ADP106和23DRP220]。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
Fatma Nur Eraslan作为访问博士生在昆士兰大学（QAEHS）进行了部分研究工作，该研究得到了TüB?TAK 2214-A奖学金计划的支持。作者感谢Aleyna Demir在野外工作规划和执行方面的宝贵贡献，以及Zhala Gachayzade在样品过滤和从土耳其运往澳大利亚的协调工作方面的帮助。昆士兰环境健康科学联盟（The University of Queensland Alliance for Environmental Health Sciences）也提供了支持。
