针对土壤微塑料的生态风险评估方法、系统、设备及介质

本发明涉及原位型微塑料检测，特别是涉及一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、微塑料(microplastics,mps)一般是指直径小于5mm的塑料纤维、颗粒、碎片和薄膜等，其作为一种新型的环境污染物已广泛地存在于土壤生态环境系统中，给农田土壤环境和粮食安全带来了危害。农田土壤中的微塑料主要包括原位型微塑料和外源输入型微塑料，其中原位型微塑料主要指土壤中塑料残余物经风化破解后产生的微塑料，外源输入型微塑料是指通过大气沉降、地表径流、灌溉、污泥和有机肥料施用等过程由外界进入土壤环境的微塑料。相关研究表明陆地中存在的微塑料丰度是海洋中的4～23倍，并且农田土壤中的微塑料输入量远超海洋中的微塑料输入量，微塑料丰度最大达到了为28100个/kg，主要成分包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、pe和ps等。针对微塑料生态环境风险，目前相关学者通过聚合物风险指数(h)、污染负荷指数(pli)、潜在生态风险指数法(peri)、内梅罗指数法和风险熵(rq)等方法对丹江口库区土壤、崇明生态岛土壤、邕江流域表层水体、海南岛南部海湾潮间带沉积物、刘家峡水库和密云水库表层水、汜水河(荥阳段)入河排污口水体以及无定河上游流域水体微塑料的风险进行评估，结果表明各种介质中的微塑料风险基本上处于中等风险水平或低风险水平。

2、土壤微塑料污染已成为全球关注的环境问题，微塑料由于其小尺寸和稳定性，在土壤环境中可能对生态系统造成潜在风险。目前，卫河流域作为海河流域上游的重要支流，其土壤微塑料的赋存特征和生态风险尚不明确。因此，开展针对土壤中微塑料的研究，对于了解该地区土壤微塑料的分布特征、污染状况以及生态风险具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法、系统、设备及介质，能够根据土壤微塑料的赋存特征进行生态风险评估，有助于微塑料污染削减管控，便于土壤微塑料污染防治和保障农产品质量安全。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法，包括：

4、获取目标区域的采样土壤；

5、利用ldir测试方法对所述采样土壤中的微塑料进行识别，确定微塑料的基础数据；所述基础数据包括微塑料聚合物的类型及对应的丰度和百分比；

6、根据所述基础数据，利用聚合物风险指数法和污染负荷指数法对土壤微塑料生态风险进行评估，得到所述采样土壤的风险评估结果；所述风险评估结果包括聚合物的风险指数和目标区域整体风险负荷指数；

7、根据设定风险评价等级对所述风险评估结果进行等级划分，得到所述采样土壤当前的微塑料风险评价等级。

8、可选地，在进行所述ldir测试方法之前，还包括：

9、将所述采样土壤过筛孔直径为5mm的不锈钢标准筛，去除＞5mm的动植物残渣、塑料碎片以及石块；配制1.7-1.8kg/l的zncl2溶液；将样品置于100ml烧杯中，称量后加入氯化锌溶液40ml，充分搅拌2min并静置24h；将悬浮液进行真空抽滤，得到的滤膜放入样品瓶并加入15ml的30％的h2o2以去除有机物，静置24h，使过氧化氢与有机物充分反应；将滤膜取出用无水乙醇冲洗三次，以防颗粒点损失，将反应后的溶液进行真空抽滤，将得到的滤膜浸入乙醇溶液中进行超声处理，使得滤膜上的物质分散在乙醇溶液中；将乙醇溶液中的滤膜取出，并用乙醇多次清洗滤膜；将乙醇溶液浓缩，继而将其滴加在高反玻璃上，等待乙醇完全挥发。

10、可选地，所述聚合物风险指数法，具体为：

11、h＝∑sn×pn

12、式中，h为微塑料聚合物的风险指数，n为特定微塑料聚合物，pn为特定类型微塑料聚合物的百分比，sn为每种聚合物的风险分数。

13、可选地，所述污染负荷指数法，具体为：

14、

15、

16、

17、式中，ci表示采样点i处微塑料的丰度值；cir表示采样点i微塑料的基线丰度；cif表示采样点i处微塑料的污染系数；plii表示第i处采样点微塑料的负荷指数；plizone则表示目标区域整体风险负荷指数。

18、可选地，所述设定风险评价等级，具体包括：

19、当聚合物的风险指数小于10，且所述目标区域整体风险负荷指数小于10时，风险评价等级为低风险；

20、当聚合物的风险指数大于或等于1，并小于10，且所述目标区域整体风险负荷指数大于或等于10，并小于20时，风险评价等级为中风险；

21、当聚合物的风险指数大于或等于10，并小于100，且所述目标区域整体风险负荷指数大于或等于20，并小于30时，风险评价等级为高风险；

22、当聚合物的风险指数大于1000，且所述目标区域整体风险负荷指数大于30时，风险评价等级为极高风险。

23、本发明还提供了一种针对土壤微塑料的生态风险评估系统，包括：

24、土壤采样单元，用于获取目标区域的采样土壤；

25、微塑料识别单元，用于利用ldir测试方法对所述采样土壤中的微塑料进行识别，确定微塑料的基础数据；所述基础数据包括微塑料聚合物的类型及对应的丰度和百分比；

26、生态风险评估单元，用于根据所述基础数据，利用聚合物风险指数法和污染负荷指数法对土壤微塑料生态风险进行评估，得到所述采样土壤的风险评估结果；所述风险评估结果包括聚合物的风险指数和目标区域整体风险负荷指数；

27、风险等级划分单元，用于根据设定风险评价等级对所述风险评估结果进行等级划分，得到所述采样土壤当前的微塑料风险评价等级。

28、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据上述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法。

29、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法。

30、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

31、本发明公开了一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法、系统、设备及介质，所述方法包括获取目标区域的采样土壤；利用ldir测试方法对所述采样土壤中的微塑料进行识别，确定微塑料的基础数据；所述基础数据包括微塑料聚合物的类型及对应的丰度和百分比；根据所述基础数据，利用聚合物风险指数法和污染负荷指数法对土壤微塑料生态风险进行评估，得到所述采样土壤的风险评估结果；根据设定风险评价等级对所述风险评估结果进行等级划分，得到所述采样土壤当前的微塑料风险评价等级。本发明能够根据土壤微塑料的赋存特征进行生态风险评估，有助于微塑料污染削减管控，便于土壤微塑料污染防治和保障农产品质量安全。

技术特征：

1.一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法，其特征在于，在进行所述ldir测试方法之前，还包括：

3.根据权利要求1所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法，其特征在于，所述聚合物风险指数法，具体为：

4.根据权利要求1所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法，其特征在于，所述污染负荷指数法，具体为：

5.根据权利要求1所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法，其特征在于，所述设定风险评价等级，具体包括：

6.一种针对土壤微塑料的生态风险评估系统，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1-5中所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中所述的针对土壤微塑料的生态风险评估方法。

技术总结
本发明公开一种针对土壤微塑料的生态风险评估方法、系统、设备及介质，涉及原位型微塑料检测技术领域。所述方法包括：获取目标区域的采样土壤；利用LDIR测试方法对所述采样土壤中的微塑料进行识别，确定微塑料的基础数据；所述基础数据包括微塑料聚合物的类型及对应的丰度和百分比；根据所述基础数据，利用聚合物风险指数法和污染负荷指数法对土壤微塑料生态风险进行评估，得到所述采样土壤的风险评估结果；根据设定风险评价等级对所述风险评估结果进行等级划分，得到所述采样土壤当前的微塑料风险评价等级。本发明能够根据土壤微塑料的赋存特征进行生态风险评估，有助于微塑料污染削减管控，便于土壤微塑料污染防治和保障农产品质量安全。

技术研发人员：张彦,窦明,米庆彬,李平,苗壮
受保护的技术使用者：中国农业科学院农田灌溉研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8