微塑料对土壤-植物系统的生态效应

近年来,塑料污染已经成为全球性环境问题。陆地生态系统中的微塑料污染受到越来越多的重视,尤其是农业生态系统。由于降解性差,微塑料在土壤中的累积可能会对土壤生态系统造成不利影响,并通过食物链等威胁人畜健康。本文介绍了微塑料在土壤环境中的来源、分布和迁移,重点阐述了微塑料对土壤-植物系统的直接和间接生态效应。证据显示微塑料可以直接影响土壤理化性质、微生物与酶活性、土壤动物,影响植物种子萌发、根系对水分和养分的吸收,并可以被植物吸收和转运,对植物产生毒性效应;也可以通过改变土壤性质、与重金属等污染物联合作用等方式对植物产生间接效应。最后还对未来土壤-植物系统中微塑料相关研究进行了展望。以期为了解土壤微塑料的生态效应和潜在风险管控提供理论依据和科学指导。     

农田中的(微)塑料污染:来源、迁移、环境生态效应及防治措施

近年来,继海洋中的微塑料污染受到广泛关注后,土壤微塑料的环境风险逐渐受到重视,有关微塑料对土壤生态环境影响的研究取得了积极进展。本文总结了迄今为止的有关农田土壤中(微)塑料的研究成果和进展,阐明了当前国内外农田微塑料污染现状;详细论述了农田土壤中(微)塑料的来源以及不同源对农田微塑料污染的潜在贡献;对农田微塑料污染现有的研究方法尤其是采样方案和微塑料的提取技术做了较为详尽的分析和论证;探讨了微塑料在土壤中的迁移、老化、与其他污染物的相互作用等环境行为和归趋,以及由此带来的环境效应和生态风险,并重点关注了微塑料污染对于农田土壤质量和食品安全带来的挑战;最后列举了部分现有的微塑料污染防治策略及其对农田中微塑料污染防治的意义,并对未来土壤中微塑料的研究方向进行展望。文章认为,农田土壤的塑料与微塑料来自多种源头,其中塑料固体废物尤其是农业地膜是农田中微塑料的主要来源之一。微塑料进入土壤后,在外界物理、化学与生物等因素扰动或作用下,会发生不同尺度的迁移转化甚至生物反应,造成广泛的环境生态影响,主要有对土壤理化性质、微生物群落、土壤动物、植物生长等的不利影响,从而损害土壤健康,影响农业生产和农产品质量;此外,细小的微塑料颗粒尤其是纳米塑料存在经由食物链向人体富集的潜在风险。塑料在土壤环境中可能被生物碎化与缓慢生物降解。考虑到微塑料在环境中的广泛分布,持久性和生态风险,结合各国现有的防治策略,提出了相关的防治建议。     

土壤中微塑料的生态效应与生物降解

塑料污染已成为环境污染治理中重要的一部分,其生态效应和防治一直是近几年污染防治的关注点。由于塑料在环境中较难降解,经过环境中风化等物理作用,这些难以降解的塑料最终形成了直径小于5 mm的微塑料。微塑料作为近几年全球重点研究的污染物,其生态效应和降解方法一直备受关注。除了塑料垃圾污染外,一次性塑料产品、地膜等农用材料的使用,也会造成土壤中微塑料的污染。土壤中的微塑料会通过发生横向和纵向迁移扩大污染范围,加大微塑料在土壤中的污染程度,给土壤微塑料治理带来了很大的挑战。本文从土壤环境、土壤微生物、植物体、食物链等方面综述了微塑料的生态效应,总结了近几年微塑料的危害,探讨了微塑料在植物和食物链中的积累,并且对微塑料沿食物链富集的风险进行分析。土壤微塑料的生态效应主要来自三个方面：塑料的主要成分、塑料合成过程中的添加剂、微塑料在环境中吸收挟带的污染物。微塑料能直接改变土壤的理化性质,影响土壤微生物群落的功能和结构多样性,并且会在植物体内积累,影响植物体健康。微塑料可能会通过饮食、饮水和呼吸等方式进入动物体和人体。除了通过沿食物链传递外,土壤微塑料还能通过扬尘的方式扩散到空气中,从而被食物链中不同...     

微塑料污染现状及其对土壤生态系统的影响

塑料在全球范围内大量使用,产生的微塑料对环境系统构成了潜在的威胁和不可预测的风险。土壤中微塑料的研究由于受到土壤基质复杂和微塑料来源多样的制约,面临很多困难。通过回顾有关微塑料污染及其对土壤生态系统的影响,解析了现在所面临的土壤微塑料污染问题,并针对土壤中微塑料的来源、分析检测方法,以及微塑料对土壤生态系统的影响进行了总结汇总。在此基础上对土壤微塑料污染研究进行了展望,并探讨分析了未来该领域的主要研究方向和防控措施。     

土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制研究进展

微塑料在环境中广泛分布,世界范围内的农业土壤及地下水中都已发现微塑料污染,生态环境和人体健康受到严重威胁。研究土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制,对于准确评价其分布归趋及环境风险具有重要意义。该研究通过文献调研,对土壤-地下水环境中微塑料的来源、团聚及迁移研究进行梳理、归纳和总结,系统阐明了土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素,剖析了影响微塑料迁移的机制,并对未来研究进行展望。土壤中微塑料的来源可分为原位型微塑料和外源输入型微塑料2种,地下水中的微塑料一般源自于土壤中微塑料的垂直迁移及地表-地下水微塑料交换。水体中微塑料的团聚受多种水环境因素的影响,其团聚程度与迁移能力密切相关,是迁移行为的基础和前提。土壤-地下水中影响微塑料迁移的因素可分为化学、物理、生物3类。水化学条件、介质成分、水流条件、介质物理条件、植物生长发育、小型动物及微生物的生命活动均会影响土壤-地下水中微塑料的迁移行为,且影响机制各不相同。目前,土壤-地下水中微塑料的迁移研究处于起步阶段,在进一步的研究中,野外尺度微塑料迁移、多元化微塑料迁移、微塑料特性对其迁移行为影响、微塑料迁移过程中的转化等研究值得重点关注。     

土壤中微塑料的分离及检测方法研究进展

微塑料一般是指粒径小于5 mm的塑料颗粒,具有稳定性高、粒径小及迁移性强等特性,能长期存在于土壤环境中,并且充当各种污染物迁移的载体,甚至通过植物富集等方式经食物链逐级传递,对环境和人体健康造成严重危害。然而,由于土壤基质的复杂性和分析技术的限制,关于土壤微塑料的研究尚存很多空白。开展土壤微塑料分析技术的研究是探索微塑料在土壤中的迁移转化规律和评估微塑料生态风险的基础。本文综述了国内外环境样品中微塑料的分离提取和识别定量技术的研究进展,探讨了各方法的优缺点及其对土壤样品的适用性,并对未来分析技术的发展方向提出展望。文章认为,密度分离法作为最常用的分离方法,操作简单且分离效果良好,但存在无法有效去除有机物和分离小塑料颗粒（<50μm）的问题;新兴的加压流体萃取技术会对微塑料结构造成一定破坏,但由于其自动化程度高、成本低、效率高,仍具有良好的应用前景;其他替代方法（如油提法、磁性分离法等）的应用相对有限,其对土壤样品的适用性还有待研究。不同强度的消解方法均会对微塑料结构造成不同程度的破坏,且增强有机质消解效率往往以牺牲微塑料回收率为代价。现阶段的识别定量方法主要包括借助显微镜的目视鉴...     

微塑料污染对土壤环境质量和微生物生态学特性的影响研究进展

微塑料这一新兴污染物已成为全球性普遍关注的重要环境问题,近年来,土壤微塑料污染也越来越受到重视。本文从土壤环境质量和微生物生态学特性的角度,综述了近几年国内外土壤微塑料污染的相关研究进展,主要包括以下几个方面:（1）微塑料对土壤物理性质和养分有效性的影响;（2）微塑料对土壤污染物的吸附和解吸作用;（3）微塑料对土壤酶活性、微生物群落结构和抗生素抗性基因的影响;（4）“微塑料圈”中微生物的群落结构及其与土壤中微生物的生态位分异特征。最后针对土壤微塑料的重点研究方向提出展望,为今后土壤微塑料污染的研究提供了科学思路。     

有机废物堆肥中的微塑料污染:来源、相互作用及展望

微塑料作为新型污染物,近年来受到高度关注。堆肥作为一种广泛使用的有机废物处理技术,对微塑料具有一定的降解作用。目前,关于堆肥中微塑料污染的研究少之又少,但微塑料隐藏在堆肥中并随堆肥进入土壤环境的危害已初见端倪。一方面,微塑料改变堆肥微环境,影响微生物多样性,降低堆肥品质;另一方面,在堆肥过程中,微塑料降解释放内源性有毒物质,且其表面可吸附重金属和有机污染物等,可能导致复合污染效应。从堆肥产品中微塑料的污染情况、对堆肥的影响、堆肥对微塑料的降解作用与改良方法等方面进行了系统综述,结合不同种类微塑料在堆肥中的降解情况,提出目前可生物降解塑料存在的问题,展望堆肥中微塑料研究的未来发展方向。     

微塑料对抗生素污染土壤中氮素转化功能基因与抗生素抗性基因丰度的影响

农田土壤中微塑料与抗生素因有共同来源而存在复合或混合污染，成为一类新污染问题。本论文以磺胺甲恶唑（SMZ）和四环素（TC）污染土壤为对象，研究低密度聚乙烯（LDPE）微塑料对土壤中抗生素降解的影响，以及微塑料和抗生素复合污染情况下，铵态氮和硝态氮组成、氮功能基因（nifH、amoA、amoB、 nirK和nirS）和抗生素抗性基因（sulI和tetA）的丰度变化。研究结果表明：（1）LDPE微塑料添加未显著改变土壤中四环素和磺胺甲恶唑的降解特征；但显著降低了土壤中sulI和tetA抗性基因的丰度。（2）微塑料的添加对土壤铵态氮含量的影响要高于对硝态氮含量的影响，其中，0.05 %（w/w）添加量的LDPE微塑料显著增加了土壤中铵态氮的含量，并且在培养15天时影响最为显著。（3）LDPE微塑料添加显著降低了土壤氮功能基因nifH、nirK和nirS的丰度，改变了氨氧化过程功能基因amoA和amoB的组成，但随着微塑料添加量的增加，两个氨氧化功能基因的丰度差异缩小。本研究对进一步认识土壤环境中微塑料-抗生素复合/混合污染体系下氮素形态变化和耐药性风险均具有重要意义。     

土壤微塑料污染研究进展与展望

微塑料污染已成为全世界广泛关注的环境问题之一。近年来,土壤微塑料污染问题格外受到关注。本研究从土壤微塑料污染防治体系构建的角度,综述了微塑料定义、土壤微塑料检测方法、土壤微塑料的赋存分布与主要来源、微塑料对土壤生物的毒性效应以及土壤微塑料污染防治等方面的研究进展,最后根据现有研究基础提出进一步加强土壤微塑料基础问题研究,以及开展土壤微塑料污染防控技术和宏观决策体系研究的具体研究路径展望,为今后土壤微塑料的研究提供思路。     

土壤环境中微塑料的研究进展

微塑料是一类广泛存在于环境中的塑料颗粒,近年来,微塑料对环境的污染引起了国内外学者的广泛关注。关于微塑料对水环境造成的负面影响有较多报道,但微塑料在陆地环境特别是土壤中的存在和影响的系统性研究鲜有报道。本文从土壤微塑料的来源和分布、分析方法、对生态系统的影响、生态环境效应及管控措施等方面进行了系统综述,并针对今后土壤微塑料的研究提出了相关对策。主要包括以下几个方面:1)土壤微塑料的主要来源包括农用塑料薄膜残留、污泥的土地利用、有机肥施用、地表径流、污水灌溉和大气沉降; 2)总结了土壤中微塑料的分离、提取、鉴定及分析方法的优缺点,但目前仍没有标准化的检测和定量技术; 3)微塑料会影响土壤的结构和理化性质,对植物和动物的生长造成威胁,并改变微生物群落的多样性;4)微塑料表面可附着污染物,对环境造成物理和化学污染,可释放内源性有毒物质,并导致复合污染效应;5)微塑料污染的防控措施主要包括3个方面:研发生物降解塑料产品、从源头控制微塑料的输入以及加强世界各国合作。提出今后微塑料的研究应建立统一的定量分析标准方法,发展更准确的可追溯分析技术,加强对土壤中微塑料污染的科学研究。本研究不仅有助于了解微塑料在土壤中的环境行为,为进一步探索土壤微塑料提供思路,而且可为土壤中微塑料的生态风险评估及污染防治提供理论依据和参考。     

Microplastics in soil: Impacts and microbial diversity and degradation

Microplastics(MPs) are plastic particles less than 5 mm in size that have become a major environmental pollutant due to their ubiquitous and persistent nature. Microplastic contamination of the aquatic environment has received the most attention so far, whereas the current understanding of MP prevalence and its impacts in the terrestrial environment is largely limited. The MP contamination of soil can cause bioaccumulation and toxicity in terrestrial animals and plants, which can consequently affect human health. This review is aimed towards combining the available information on the occurrence, sources, and effects of MPs on the different aspects of the terrestrial environment and to highlight the limitations in our knowledge regarding the nature and impacts of MPs in soil. The review also highlights microbial degradation of MPs as an advancing research area, with numerous microorganisms being identified as capable of efficiently degrading this persistent contaminant.     

噻虫嗪在农田土壤中环境行为的研究进展

噻虫嗪是当前全球销售量最大的新烟碱类农药之一，随着噻虫嗪的广泛使用，噻虫嗪在土壤环境中的迁移转化和归宿问题成为研究热点。本文总结了噻虫嗪对陆生生物（蜜蜂、蚕、蚯蚓、鹌鹑）、水生生物（藻类、大型溞、斑马鱼等）以及土壤微生物的影响，系统综述了噻虫嗪在农田土壤中的残留、降解、吸附解析以及迁移与淋溶等环境行为及主要影响因素，并指出了噻虫嗪在农田土壤中环境行为相关研究存在的不足以及未来研究应该关注的重点和方向，以期为噻虫嗪的科学安全使用以及保障农田土壤生态环境健康提供科学依据。     

反硝化测定方法的评述

反硝化作用是氮循环的重要环节,对生态系统的初级生产力、水体质量、大气环境具有重要影响。然而由于大气中N2的背景值很高,使得准确量化反硝化产生的微量N2存在一定的困难;此外,不同研究者在反硝化研究方面缺乏交流,限制了对反硝化测定方法的改进以及对反硝化过程的深入研究。本文综述了目前在陆地和水体生态系统中常用的7种测定反硝化的方法,并对这些方法的优缺点进行了讨论,以期为反硝化测定方法的综合改进提供参考。已有的反硝化测定方法往往只针对于某一种特定的生态系统,具有一定的局限性,未来应加强对已有研究方法的改进,扩大其适用范围,同时加强研制精密度更高的质谱仪和气相色谱仪,以促进反硝化研究的进一步发展。     

分析技术在土壤微塑料研究中的应用现状

微塑料污染已成为环境领域研究的热点问题。受采样、前处理和分析技术的限制,现有研究中检测到的微塑料尺寸普遍较大。定量分析技术不够成熟,文献数据之间的可比性较差。复杂组分和表面附着物导致土壤微塑料的分析检测存在更大的挑战。为更好地掌握研究现状与发展趋势,本文从光谱分析、热分析、显微分析等角度分类,对土壤微塑料研究中的分析技术进行了解析、对比和总结。光谱分析对微塑料进行定性和数量统计,常见的有傅里叶变换红外光谱法和拉曼光谱法。热分析用于组分鉴定和质量分析,具体分为裂解气质联用和热重波谱联用。显微分析则对形貌和尺寸进行表征,包括光学显微镜和电子显微镜两种。提出微塑料分析技术越来越丰富,但是针对土壤微塑料的分析是一项复杂的工作。分析技术的标准化是评价和治理微塑料污染的关键;现有的土壤微塑料检测方法各有利弊。组合或联用技术的使用有望更高效、精准地实现对土壤微塑料定性定量分析;应从需要解决的科学问题出发,根据研究目的合理选择分析技术;部分分析技术在土壤微塑料的实际测定有待于进一步的探索与验证。     

微塑料对典型污染物吸附解吸的研究进展

近些年来,环境中的微塑料污染引起了全世界的广泛关注。微塑料具有比表面积大、吸附力强等特点,其易与环境中的典型污染物(如有机污染物和重金属)相互作用,改变这些污染物的环境行为。明确微塑料对有机污染物和重金属的吸附解吸作用过程和机制,对于明确有机污染物和重金属的环境行为及毒性效应的相应变化具有重要的意义。本文系统综述了微塑料对有机污染物和重金属吸附解吸作用的研究进展,着重从微塑料性质(类型、形貌特征、表面官能团、极性、吸附位点、结晶度、老化程度)、污染物性质(表面官能团、疏水性、极性、浓度、形态等)以及环境因素(温度、pH、盐度、离子强度、表面活性剂、微生物膜)3个方面,系统分析了微塑料对典型污染物吸附解吸的作用过程和机理。微塑料对有机污染物和重金属的吸附解吸主要受表面吸附、孔隙填充、络合作用以及疏水作用等的影响。微塑料对污染物的吸附动力学绝大部分符合动力学(准)二级模型,部分符合一级动力学;吸附等温线基本符合Frendlich模型、Langmuir模型和Henry模型,部分符合线性模型和复合模型。未来应加强微塑料对一些新型污染物吸附解吸方面的研究工作,进一步明确微塑料与典型污染物之间相互作用的过程和机理,并建立相关的数据库和模型。希望为后续的微塑料吸附解吸典型污染物的相关研究提供借鉴与参考,也为科学地认识微塑料的环境行为提供依据。     

大气氮素沉降研究进展

人为干扰下的大气氮素沉降已成为全球氮素生物化学循环的一个重要组成部分。作为营养源和酸源, 大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。本文从大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面综述了近年来国内外大气氮素沉降的研究现状及其对生态系统的影响, 并总结探讨了前人采用的大气沉降氮测定方法, 展望了我国大气氮沉降的研究前景。     

Phytoremediation Possibilities of Boron-Contaminated Environments by Wild Plants Growing on Boron Reserve Areas in Turkey

Turkey has almost 70% of the total boron (B) in the world, and B-reserve areas form a special habitat in terms of plant–environment relationships. In this study, these relationships were used to investigate phytoremediation possibilities for B-contaminated environments. Field studies were carried out in seven different open B mine sites and their environments in four different provinces of Turkey. At the end of chemical analyses of soil and plant samples, 11 wild and potential phytoremediator plant species were determined; two of them were aquatic whereas nine were terrestrial. Some of the species were halophytes. Puccinella distans subsp. distans (Poaceae) and Gypsophila perfoliata subsp. perfoliata (Caryophyllaceae) showed both the greatest tolerance and greatest B accumulation ratios. The results of the present study could be used as a tool to improve effective and environmentally friendly management strategies for both aquatic and terrestrial environments contaminated with high B concentrations.