土耳其东南部震后城市环境中拆除活动期间的空中微塑料

《Microchemical Journal》：Airborne microplastics during the demolition activity in post-earthquake urban environments in southeastern Türkiye

　　

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  首次评估地震拆除后空气中的微塑料（MPs）含量。
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  所有样本中空气中的微塑料平均浓度为48.0 ± 22.2 MP/m³。
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  纤维和碎片是空气中微塑料的主要形态组成。
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  聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）是分析颗粒中鉴定出的主要聚合物类型。
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  拆除活动期间空气中的微塑料浓度在城市间未显示出显著差异。

引言

近几十年来，微塑料（MPs）在各种环境介质中的普遍存在已成为一个关键的全球性污染物[7], [21]。微塑料被定义为粒径小于5 mm的塑料颗粒，其来源包括有意工业生产的初级微塑料，或因物理、化学和生物降解过程导致较大塑料碎片碎裂而形成的次级微塑料[21]。尽管微塑料在水生和陆地生态系统中的存在已被广泛记录，但越来越多的证据表明，微塑料也广泛存在于大气中[48]，从而构成了一种尚未被充分认识但显著的城市空气污染成分[35]。微塑料可以在大气中悬浮很长时间并进行远距离传输，使其能够沉积在北极、高海拔山区和深海等偏远生态系统中[4], [11]。尽管相关研究数量有限，但微塑料已在从城市到乡村的各种大气样本中被检测到，研究发现它们通过大气传输在远距离范围内扩散，并通过湿沉降和干沉降作用到达地球表面的多种环境栖息地[39]。

关于微塑料浓度的研究结果差异很大，从1到1000 MPs/m3不等，这可能归因于采样和分析方法的差异。此外，尽管采用相同的采样和分析方法，Luo等人[30]发现青藏高原上农村站点（15.6 MPs/m3）和城市站点（27.6 MPs/m3）之间的微塑料水平存在显著差异，并发现微塑料浓度与人口密度之间呈正相关关系。微塑料来源多样，包括合成纺织品、轮胎磨损、建筑碎片以及城市基础设施中使用的塑料基材料的降解产物[2], [12], [14]。环境条件，特别是风、湿度、温度和通风状况，强烈影响微塑料的扩散、悬浮时间和沉降速率[9]。空气中微塑料的形态（如纤维与碎片）及其聚合物多样性既反映了当地主要污染源，也体现了环境胁迫所诱导的物理化学变化[9]。

地震是极具破坏性的自然灾害，给基础设施造成严重损害，并使全球数百万人的生活陷入混乱。除了地震本身造成的身体和心理伤害外，地震产生的废墟和拆除作业还会向空气中释放粉尘和颗粒物（PM）[19], [26], [43]。尽管拆除产生的扬尘中大气颗粒物的存在已被充分记录，但震后环境中空气微塑料的出现尚未在文献中有所记载。大规模地震发生后，微塑料向环境空气的排放可能会被放大[20], [40]。灾后环境的特点包括建筑材料、合成纺织品、保温泡沫、涂料和聚合物基基础设施组件的大量破坏[20]。机械应力、瓦砾移动和拆除过程可能进一步促进塑料碎片的碎裂和气溶胶化[47]。因此，受地震影响的城市区域可能由于地表扰动加剧以及受损民用建筑、包装废弃物和救援材料中细塑料颗粒的释放，而暂时经历大气微塑料浓度的升高。此外，废墟清理、建筑垃圾处理以及应急交通过程中扬起的粉尘，可能导致先前沉积在地表的微塑料重新释放。

在此类环境背景下，人类暴露不仅可能通过吸入途径加剧，还可能通过摄食沉积在食物、水源或黏膜表面上的再悬浮微塑料而受到影响[8]。小型可吸入微塑料（<10 μm），特别是细颗粒（≤2.5 μm），可以深入渗透至肺泡区域，引发氧化应激、炎症和潜在的全身毒性[3], [24], [49]。这些健康风险在自然灾害后建立的临时避难所中尤为相关，尤其是在人口密集或通风不良的避难所内，携带微塑料的粉尘会大量积聚[46]。

尽管大气微塑料的研究日益受到关注[1], [46]，但几乎没有研究考察过灾后环境中微塑料的动态变化，而在这种环境中，颗粒物污染、城市废墟和人类暴露风险之间的相互作用尤为突出。因此，了解地震受灾环境中空气中微塑料的浓度、粒径分布、形态和聚合物性质，对于阐明其潜在的灾后空气质量恶化作用以及指导风险缓解策略至关重要。

2023年2月袭击土耳其东南部的地震（震级Mw 7.7和7.6）在包括哈塔伊、尚勒乌尔法、阿达纳曼、卡赫拉曼马拉什和加济安泰普在内的多个城市造成了 widespread 的破坏[15]。除建筑物初始倒塌外，随后的拆除和重建活动在城市环境中产生了大量碎片和颗粒物污染物[20], [43]。我们强调，本研究的新颖之处在于此前文献中未曾记录的震后拆除场景，而非分析方法本身——其分析方法遵循了先前空气微塑料研究中使用的既定采样、显微检查和拉曼确认协议[13], [44]。本研究旨在表征震后建筑拆除活跃期间产生的粉尘中空气中微塑料的浓度、形态和聚合物组成，基于直接在拆除现场进行的近源呼吸区采样。作为一项源水平表征研究，本研究并不旨在证明拆除活动相对于未受影响的城市背景提高了微塑料浓度，而是首次对拆除产生的粉尘中的微塑料含量进行定性和定量描述，为未来的对比研究和暴露聚焦型研究提供信息参考。

章节摘要

研究区域

本研究在哈塔伊、尚勒乌尔法、阿达纳曼、卡赫拉曼马拉什和加济安泰普省开展，这些省份在2023年2月6日的地震后进行了大规模的碎片清理和建筑拆除活动（图1）。采样地点和设备的布置经过专门选择，以表征各站点正在进行的拆除活动直接产生的粉尘组成，符合本研究源水平表征的目标，而非区域背景监测。

城市级别浓度

活跃拆除活动期间测得的空气中微塑料浓度在采样城市间趋于空间异质性分布；然而，城市间未存在统计学显著差异。表1显示了各采样城市的主导微塑料特征（类型和聚合物）、粒径范围、粒径平均值、微塑料总数及带标准差的平均浓度值。在所有收集到的滤膜样本中，显微镜下共检测到154个微塑料颗粒。其中……

讨论

除另有说明外，以下讨论的机制性和源相关解释是基于测量结果提出的一致性解释，而非直接证实的研究发现。

本研究为震后城市环境中活跃拆除活动期间测得的空气中微塑料的发生特征提供了新颖的见解，这一背景在当前文献中几乎被完全忽视。研究结果表明，地震驱动的……

结论

本研究表征了建筑拆除活跃期间产生的粉尘中空气中微塑料的浓度、形态和聚合物组成。2月6日的地震波及面积达11个省份，地震期间及之后数万个建筑物被摧毁。拆除活动主要以无控制且迅速的方式进行，以便尽快处理地震损害。在本研究中，五个受灾最严重的省份……

CRediT作者贡献声明

Melike S. Co?gun：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，可视化，软件，调查，数据管理。Tuba Rastgeldi Do?an：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，项目管理，资金获取。ülkü Alver ?ahin：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写，概念化。Burcu Onat：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写。Hasan Bayram：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿撰写。Co?kun Ayvaz：写作 –……

未引用参考文献

[5], [6], [42]

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响到本文所报告的工作。

致谢

本研究由土耳其科学与技术研究委员会（TUBITAK）在项目编号123Y223下资助。

Melike S. Co?gun|Tuba Rastgeldi Do?an|ülkü Alver ?ahin|Burcu Onat|Hasan Bayram|Co?kun Ayvaz|Sedat Gündo?du