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。     

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。     

土壤环境中微塑料污染：来源、过程及风险

土壤环境中微塑料污染问题已成为全球关注的环境问题。相对于水环境,土壤环境中微塑料的研究明显滞后与缺乏。本文系统综述了土壤环境中微塑料的研究进展与未来需求。详细介绍了国内外土壤中微塑料的丰度和分布、微塑料的来源和进入途径;重点分析了微塑料在土壤中的积累、迁移、风化和降解过程,以及与金属和有机污染物的相互作用及其环境效应;阐述了微塑料对土壤中的动物、植物、微生物及土壤质量的影响与生态风险,探讨了土壤中微塑料的暴露途径与潜在的人体健康风险;并展望了土壤环境中微塑料研究的未来方向与重点。以期为全面了解土壤环境微塑料研究的现在与未来提供资讯信息和科学指导。     

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。     

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。     

陕北石油污染土壤原位生物修复技术试验研究

为修复陕北石油开采区土壤中石油污染物,采用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与微地质环境相结合的微生态技术,在试验区均匀加入了3%的优化菌群制剂,调控了土壤温度、含水量、氧和营养物质等,进行了土壤中石油污染物的降解与修复试验研究.试验结果显示,在试验区土壤中人为添加石油平均含量在2 121.5 mg/kg时,经过11～32 d原位微生态修复技术的修复,土壤中的石油含量降解率可达69.52%～88.11%,而对照区土壤中石油含量变化不大,降解率<20%,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的.这个试验验证了地质微生态修复技术在陕北黄土区土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性.     

土壤中有机复合污染物微生物组转化机制与调控原理：进展与展望

实际污染土壤中有机污染物通常以复合污染状态存在,有机复合污染物的微生物降解过程及其作用机制显得更为复杂。土壤微生物类群多样,具有丰富的功能多样性。而有机复合污染物的降解通常由微生物组操控,通过微生物群落代谢网络完成污染物的去除。近年来,研究者逐渐关注有机复合污染土壤中微生物群落适应机制-微生物组转化过程-合成微生物组设计-原位微生物组修复等方面的研究,对认知污染土壤治理和修复具有重要的科学意义。本文以具有代谢协同性及功能互补性的微生物组为切入点,系统阐述土壤中有机复合污染物的微生物组转化机制与调控原理等,探讨微生物组在复合污染土壤绿色可持续原位生物修复中的发展前景。     

农田土壤-植物系统持久性有机污染物的界面过程与自修复——以多氯联苯为例

土壤-植物系统是地球陆地表层生态系统中非常重要的亚系统,对保障粮食安全与人体健康发挥着关键作用。持久性有机污染物是土壤环境中难降解、长残留的毒害污染物。这类有机污染物在土壤组分、土壤微生物和植物的共同作用下,发生着一系列的物理化学与生物学的界面过程,导致其或者生物有效性的降低和毒性的下降,或者快速降解,进而减少在食物链中传递的风险,达到自然条件下土壤污染净化,实现自修复。以多氯联苯为例,综述了农田土壤-植物系统中持久性有机污染物的土壤组分界面过程、根际界面过程和植物体微界面过程研究进展,提出了发挥土壤-植物系统降解净化作用,实现持久性有机污染物自修复的新思路。参30。     

植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展

阐述了植物和微生物降解环境中石油污染物及PAHs的重要作用和最新进展。国内外大量实验室研究表明,不同植物和微生物(细菌、真菌和放线菌)联合修复石油污染土壤均得到了较为理想的效果,在某种程度上微生物菌群要优于单一菌株;土壤中植物根系与微生物形成根际效应对污染物的降解起到了促进作用;生物表面活性剂较合成表面活性剂具有更好的生态适宜性和石油污染土壤修复能力;土壤中多组分污染物共同修复虽处于起步阶段,其作用机理也有待进一步研究,但是,发展前景值得期待。目前该领域的研究仍存在一些问题有待解决:植物–微生物菌群降解石油污染物过程中,微生物菌群间协同和竞争机制及试验结果的可重复性尚需证实;实验室研究与大田环境条件的差异,使得目前的研究成果尚需田间试验的验证和支持;根据土壤类型和气候特点,研究极端(高含盐量;氮、磷等营养元素缺乏;低温)条件下的石油高效降解菌株/群,制备有效的便于大田应用的固体菌肥意义重大;同时在确定石油污染物对环境致害的限值的基础上,建立石油污染土壤评价体系也势在必行。     

南淝河中微塑料的分布特征及来源

[目的] 研究流经城市河流中微塑料的污染情况，探索水体微塑料来源，旨在为微塑料污染防控积累基础资料，并为控制和治理提供科学依据。[方法] 于2019年3月份采集安徽省合肥市南淝河水和沉积物样，通过密度浮选、体式显微镜与傅里叶红外光谱仪等研究了微塑料的分布特征及其来源规律。[结果] 南淝河水和沉积物样品中普遍存在发泡、纤维、颗粒和碎片4类的微塑料颗粒，丰度分布规律基本一致，均集中在河流中游、人口密集段，表明河流中微塑料残留受人为影响较大。在水与沉积物中，微塑料粒径分布都表现出随着微塑料粒径增大，含量随之减少的规律；纤维类微塑料占比最大，泡沫类微塑料占比最少，表明其主要来源于人们的日常活动与污水处理厂的排放。按颜色分，彩色与透明比例大，黑色与白色占比较少。水样中碎片类高于颗粒类，沉积物中相反。傅里叶红外光谱仪分析表明，颗粒类和纤维类微塑料为聚乙烯，碎片类为聚丙烯，发泡类为聚苯乙烯。[结论] 微塑料普遍存在河流水体与沉积物中，污染状况处于一个较高水平，主要来源于人们的日常活动与污水处理厂的排放。     

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。     

微塑料输入与秸秆添加对潮土和黄棕壤氮淋溶的影响

为探究微塑料输入与秸秆添加对农田土壤氮淋溶的影响，以潮土和黄棕壤为研究对象，每种土壤各设置8个处理，包括对照（CK）、低量微塑料（PE1）、中量微塑料（PE2）、高量微塑料（PE3）、秸秆（S）、秸秆+低量微塑料（S+PE1）、秸秆+中量微塑料（S+PE2）、秸秆+高量微塑料（S+PE3），研究了添加秸秆与不添加秸秆条件下，不同微塑料输入量对土壤氮淋溶的影响。结果表明，仅添加微塑料条件下，与对照（CK）相比，潮土PE1、PE2、PE3处理总氮（TN）淋溶量均无显著差异，黄棕壤仅PE1处理显著增加了TN淋溶量。在添加秸秆（S）处理中，与对照（CK）相比，潮土添加秸秆后显著降低了硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、TN淋溶量，分别降低了31.15%、13.45%、15.26%，黄棕壤添加秸秆后显著增加了TN淋溶量，增加了22.56%。添加秸秆处理相较于不添加秸秆处理，潮土各浓度微塑料输入下NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN的累计淋溶量呈降低趋势，而黄棕壤低量微塑料输入降低了TN淋溶量，高量微塑料输入增加了TN淋溶量。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析表明，在潮土中添加秸秆主要通过影响淋溶液pH和NO₃^--N淋溶量影响氮素淋溶，微塑料添加量对氮淋溶无显著影响；在黄棕壤中添加秸秆主要通过影响淋溶液NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶量影响氮淋溶，微塑料添加量主要通过影响淋溶液NH₄⁺-N淋溶量影响氮淋溶。研究结果可为农田土壤微塑料污染风险的管控及减少土壤氮素的淋失提供依据。     

聚乙烯微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响

  目的  微塑料会与土壤颗粒及团聚体相互作用而影响土壤的稳定性,探究微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响,以期为农田土壤（微）塑料污染及土壤健康评价提供数据基础。  方法  通过大豆盆栽实验,研究自然条件下不同微塑料浓度（0%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%）对黑土团聚体组成、团聚体稳定性（大团聚体含量R _{> 0.25}）、土壤团聚体特征指标（平均质量直径MWD、几何均重直径GMD、分形维数FD）的影响。  结果  不同微塑料浓度处理中,< 0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比例最小,且 > 2 mm和 < 0.25 mm的团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;> 2 mm的水稳性团聚体含量比例最小,< 0.25 mm的水稳性团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;但在1%浓度时,机械稳定性和水稳性团聚体含量比例均与其他浓度的趋势相反;无植物种植的团聚体变化与种植物的相似。土壤大团聚体（R _{> 0.25}）的含量比例随着微塑料浓度的增加而显著减小,当微塑料浓度为1%时,其含量比例略低于对照试验（CK）。不同采样期,大豆成熟期的土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的MWD、GMD均比花期的小,而花期的团聚体分形维数比成熟期高,表明随着大豆生长及微塑料的作用,土壤团聚体稳定性降低。通过相关性分析表明,MWD与GMD呈极显著正相关关系,且二者均与FD值呈极显著负相关,即土壤团聚体MWD和GMD总体显著增大,FD值则显著减小,从而表征土壤颗粒团聚性下降。此外,当土壤中微塑料浓度为1%时,土壤团聚体分形维数最小,即土壤团聚作用增强。  结论  土壤中微塑料累积浓度越高,对土壤团聚体产生的破坏作用越强,导致土壤颗粒间聚合能力减弱,土壤中微塑料浓度为1%是否可作为影响黑土团聚体稳定性变化的阈值还有待后续研究,以期为全面评估微塑料对土壤质量的影响提供依据。     

大环内酯类抗生素在土壤中的迁移转化与毒性效应分析

抗生素已成为一种新型土壤环境污染源,为确切评估大环内酯类抗生素对土壤生态环境的影响,对该物质在土壤中的吸附、迁移、降解行为及毒理效应进行了综述,重点分析了大环内酯类抗生素在土壤中的降解过程,主要阐述了微生物与植物对大环内酯抗生素的生物降解作用,旨在为土壤污染防治与修复提供理论依据。