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微塑料（MPs）对生态系统构成威胁，土壤微塑料监测手段有限。本研究首次以步甲科昆虫为对象，在意大利 Conero 海岸不同人类影响程度位点采样，通过氧化消化等技术分析其肠道 MPs。结果显示 32% 个体摄入 MPs，其分布与人类活动相关，为土壤 MPs 监测提供新方向。
塑料在现代生活中无处不在，但其带来的环境问题也日益严峻。微塑料作为塑料降解的产物，凭借其小尺寸、难降解的特性，广泛扩散至全球各地的土壤和水体中。这些微小颗粒不仅可能吸附重金属和有机污染物，还能被生物体误食，进而通过食物链传递，威胁生态系统安全。然而，相较于水生环境中微塑料污染的丰富研究，土壤微塑料的监测和评估手段却十分有限。传统的土壤采样和化学分析方法成本高、操作复杂，且难以实时反映生物体内的污染状况。因此，寻找一种简便、高效且经济的生物监测指标，成为环境科学领域的迫切需求。
在这样的背景下，意大利研究人员开展了一项具有创新性的研究，相关成果发表在《Environmental and Sustainability Indicators》。他们将目光聚焦于鞘翅目步甲科（Carabidae）昆虫，首次探索其作为土壤微塑料污染生物指标的潜力。
研究人员选取了意大利 Conero 海岸三个不同人类影响程度的站点：受人类活动影响较大的城市公园草地（Passetto，站点 A）、自然保护区域内的岩石海湾（Campo di mare，站点 B）以及夏季旅游活动密集的石质海滩（Portonovo，站点 C）。从 2022 年 7 月至 10 月，每月通过陷阱法采集步甲科昆虫样本，随后对其肠道内容物进行微塑料的提取和分析。
研究中采用的关键技术方法包括：利用 15% H?O?溶液对昆虫肠道进行氧化消化以去除有机物，通过真空过滤将微塑料颗粒分离至混合纤维素酯膜（孔径 8μm），借助光学显微镜（放大倍数达 65X）对微塑料的形状（碎片、薄膜、纤维）和尺寸（0.02-0.1 mm 至 3-5 mm 多个区间）进行分类，再通过微傅里叶变换红外光谱（μFT-IR）对聚合物类型进行鉴定，同时设置空气沉降对照和程序空白样以排除实验污染。
研究结果
- 微塑料摄入频率与空间差异：共分析 50 只步甲，32% 个体肠道中检测到微塑料。各站点间摄入频率差异显著（Pearson 卡方检验，p=0.028），其中站点 C 在夏季（7 月 75%、8 月 87.5%）摄入率最高，而站点 A 在 10 月仅为 14%。尽管单一个体的微塑料数量未呈现明显时空规律，但摄入频率与人类活动强度呈正相关，提示旅游活动可能加剧土壤微塑料污染。
- 微塑料物理化学特征：63% 为碎片，31% 为纤维，6% 为薄膜。站点 C 的微塑料形状更为多样，而站点 A 和 B 仅发现碎片。尺寸分布上，近 50% 颗粒为 0.1-0.3 mm，但站点 C 存在大于 1 mm 的较大纤维。化学分析鉴定出 8 种聚合物，聚酯（PES）和硅酮（SI）最为常见，其中硅酮在站点 A 和 B 的样本中频繁出现，可能与当地渔业活动相关。
讨论与结论
本研究首次证实步甲科昆虫可作为土壤微塑料污染的有效生物指标。其广泛的分布范围、简单的采样方式（陷阱法）以及与土壤环境的紧密联系，使其在监测中具有显著优势。通过分析昆虫肠道微塑料的形状、尺寸和聚合物组成，能够反映不同环境中的污染特征，例如旅游活动导致的纤维和薄膜类微塑料增加，以及渔业活动相关的硅酮污染。
研究结果表明，微塑料污染在人类活动密集区域更为严重，且其物理化学特性与污染源密切相关。步甲科昆虫的应用为土壤微塑料监测提供了一种成本低、易操作的生物监测方法，有望替代传统的土壤化学分析，尤其适用于资源有限地区的环境评估。此外，该研究为理解微塑料在陆地生态系统中的迁移和生物累积提供了新视角，有助于推动全球范围内土壤微塑料污染的长期监测和风险评估，为制定针对性的污染防控策略奠定基础。
