Urban waste dominates microplastic pollution in Ethiopian irrigated farmlands: Evidence from FTIR spectroscopy, random forest classification, and farmer surveys
这项研究表明，城市垃圾管理不善而非工业活动，是埃塞俄比亚灌溉农田中广泛存在的微塑料污染的主要来源，凸显了通过改善市政垃圾收集、实施更严格的塑料禁令以及开展农民教育来缓解这一新兴环境威胁的紧迫性。
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塑料已成为现代生活中不可或缺的一部分，但它的旅程并不在袋子被丢弃或瓶子被压扁时结束。随着时间的推移，阳光、风力和物理磨损将这些大型物品分解成微小的碎片，小到肉眼无法看见。科学家称这些为微塑料。虽然人们对这些颗粒如何在海洋中累积给予了大量关注，但它们也在陆地上沉积，特别是在生长食物的土壤中。这是一个日益严重的担忧，因为土壤是这些颗粒的长效储存地；与可能会被冲走的流水不同，土壤中的塑料可以持续存在数个世纪，可能改变土壤持水的方式以及植物的生长方式。在世界许多地方，农民依赖于流经城市的灌溉水，这些水携带着城市无法处理的各种废物。问题仍然在于：究竟有多少这种看不见的塑料进入了哺育我们的农田，以及它们是从哪里来的？
来自埃塞俄比亚哈瓦萨大学的一个研究小组致力于在哈瓦萨市周边的灌溉农田中回答这些问题。该地区是一个农业中心，成千上万的小规模农户在这里种植蔬菜以供应当地市场，他们从哈瓦萨湖、附近的河流和地下水井中取水。这座城市本身也在快速增长，随之而来的是塑料垃圾的激增，当地的废物管理系统难以应对。为了了解问题的规模，科学家们访问了分布在五个地点的二十个不同农场地块，范围涵盖了从靠近市中心的繁忙城乡结合部到更远的农村地区。他们采集了地表层的土壤和灌溉渠中的水，并将这些样本带回实验室，以计数并识别隐藏在其中的塑料颗粒。
结果显示，这一景观受到了严重的微塑料污染。平均而言，每公斤干土含有414个塑料颗粒，而每升灌溉水含有30个颗粒。浓度最高的区域位于靠近城市和工业区的农场，那里的土壤每公斤含有高达616个颗粒。研究人员发现，土壤中的塑料含量明显高于水，这表明地面起到了“海绵”的作用，随着水的流动，它会随着时间推移捕捉并截留这些颗粒。最常见的形状是薄膜状，类似于塑料袋或包装片的碎片，这类形状占土壤中颗粒总数的8折以上。这些薄膜很可能是较大的塑料制品在阳光照射和农业活动作用下分解而成的。
为了确定这些塑料的确切来源，研究小组使用了一种涉及光线和机器学习的高级方法。他们利用傅里叶变换红外光谱技术分析了塑料颗粒的化学“指纹”，该技术通过识别塑料吸收光线的方式来鉴定其类型。随后，他们将这些数据输入到一个经过训练、能够识别与不同来源相关模式的计算机程序中。该程序将农场样本与市政垃圾填埋场和工业场所的参考样本进行了对比。分析表明，绝大部分塑料——约82%——来自城市垃圾，如家用垃圾和包装材料，而非来自工业工厂。这一发现指出，城市垃圾收集不力是污染的主要驱动因素，风力和雨水将开放式垃圾堆中的塑料冲刷进灌溉渠道，进而供给农田。
该研究还调查了从事耕作的人员，以了解他们的观点。研究人员采访了二十个地块的农民，发现污染的现实与农民的认知之间存在明显的脱节。虽然65%的农民承认看到过灌溉水中漂浮着碎片，但85%的人从未听说过微塑料，且95%的人没有采取任何过滤或清除措施。大多数农民并不认为这种污染是一个严重威胁，很大程度上是因为他们缺乏相关信息。然而，调查也显示了强烈的学习意愿；每一位接受采访的农民都表示有兴趣了解更多关于这个问题及其解决方案的信息。
在广泛的污染之中，有一个农场脱颖而出，成为了展示可能性的典范。这个特定的农场采用了一种简单、低技术的解决方案：它覆盖着一个防护性的拱棚结构，并使用经过过滤的钻井水而非开放式河流。该农场的土壤和水中的塑料颗粒较附近的露天农田显著减少。这个单一的例子证明，即使在受污染严重的坏境中，简单的屏障和过滤也能显著减少进入食物系统的塑料量。研究人员指出，在田间发现的塑料主要是聚乙烯和聚丙烯，即常见的购物袋和食品包装所使用的材料，这证实了日常消费废弃物是主要元凶。
研究结论认为，前进的道路需要双管齐下的方法：解决源头问题并保护农田。由于污染主要由城市垃圾驱动，最有效的解决方案在于改善城市的垃圾收集和管理方式，确保垃圾不会进入水道。同时，需要支持和教育农民采用低成本的防护措施，例如水过滤和覆盖式种植结构。这项研究强调，虽然问题很严重，但并非无法解决。通过将更好的城市化废物管理与实用的、负担得起的耕作技术相结合，保护土壤及其生长其中的食物是完全可能的。
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