土壤微塑料和农药污染及其对土壤动物毒性效应的研究进展

微塑料和农药可能会在土壤中长期共存,塑料制品的种类和结构差异导致其对化学污染物有不同的亲和力和吸附行为。因此,微塑料可作为农药的载体,与农药形成复合污染,对生物体产生联合毒性效应,进而对食物链乃至人类产生健康危害。本文归纳了微塑料和农药对土壤环境的影响,阐述微塑料吸附农药的机理与研究现状,分析了微塑料和农药对土壤动物的联合毒性效应,指出当前研究存在的问题并对未来研究方向进行展望,为未来研究微塑料与农药在土壤中的环境行为提供重要参考。     

土壤微塑料污染的生态效应

土壤环境中微塑料积累量大且不易降解,因此微塑料长期残留对土壤生态系统的影响已引起广泛关注。通过收集近年来有关土壤微塑料污染及其效应相关的文献,全面系统介绍了土壤微塑料积累后,土壤物理环境的变化、土壤动物摄入及其肠道微生物的响应、土壤微生物和土壤酶活性响应、以及植物对微塑料的吸收及其效应等方面的最新研究进展。现有研究结果表明:微塑料污染对土壤容重、团聚体组成和持水性等土壤物理性质有明显改变,而这些改变是影响土壤酶活性、微生物群落组成、甚至植物生长的关键因素。也有一些研究关注土壤无脊椎动物(如蚯蚓Lumbricus terrestris、跳虫Folsomia candida等)对微塑料在土壤中迁移的影响。同时,微塑料也会被这些土壤动物所摄食,并导致土壤动物体内肠道微生物群落组成的变化以及对其生长产生影响。此外,微塑料在陆地生态系统食物链中的积累及其效应也受到关注,比如,被蚯蚓摄食的微塑料可通过鸡Gallus gallus domesticus摄食蚯蚓进入鸡体内积累。在系统介绍土壤微塑料污染生态效应的研究进展基础上,结合微塑料组成与性质的复杂性以及当前研究的不足,提出4个未来研究方向:①建立土壤微塑料污染毒理学诊断的标准化方法体系;②研究土壤微塑料与微生物、植物和土壤动物之间的作用机理;③揭示微塑料与物质转化之间的关键微生物学机制;④开展不同土壤生态系统中的“塑料圈”研究。这些研究成果可为评估土壤微塑料污染的生态效应提供科学支撑。参80     

土壤中微塑料来源、污染现状及生态效应研究进展

塑料制品因成本低、可塑性好、耐用性强等特点,广泛应用于各行业。微塑料（Microplastics,MPs）作为土壤环境中一种新型持久性有机污染物,具有颗粒小、化学稳定性强、难降解、吸附性强等特点,吸引了全球学者广泛关注。近年来,农业耕作通过地膜栽种、污水灌溉、污泥利用和有机肥栽培等种植方式提高农作物产量,但其中残留的微塑料改变土壤环境中微塑料浓度分布,对土壤环境造成负面影响,也对生态系统和人类健康造成威胁。文章系统阐述土壤环境中微塑料来源及途径、污染现状、生态效应等污染问题,展望未来土壤中微塑料污染研究方向与重点,以期为全面了解土壤环境中微塑料污染机理和寻求解决微塑料污染提供思路。     

农田土壤中微塑料的赋存、迁移及生态效应研究进展

继海洋及淡水环境微塑料污染受到广泛关注后,土壤环境微塑料污染也逐渐受到重视,但基于农业生态系统视角关注土壤环境微塑料污染的研究仍相对匮乏。微塑料可通过多种途径进入农田土壤并持续累积,进而对农田土壤生态系统产生重要影响,甚至能够通过食物链威胁人类健康。本文基于CNKI中文数据库和Web of Science核心合集数据库,利用CiteSpace软件对土壤微塑料污染的研究结果和文献报道进行了分析,追踪对比了国内外研究的重点和热点。在此基础上,介绍了以农业生产活动为主的土壤微塑料来源,总结了国内外农田土壤中微塑料的丰度及分布特征,探讨了微塑料在农田土壤中的迁移行为及机制,同时从土壤理化性质以及土壤动物、植物、微生物等方面阐述了农田土壤中微塑料的生态效应。最后,提出了农田土壤微塑料污染研究中需要进一步解决的问题,并且对农田土壤微塑料污染未来的研究方向及重点进行了展望,以期为农田土壤微塑料的生态风险评估以及污染防控提供科学参考。     

我国农田土壤微塑料和重金属污染现状与研究展望

土壤是人类社会发展的重要战略资源,健康的农田土壤不仅是食品安全的基本要求,也是人类健康的根本保障。目前关于农田土壤中微塑料的研究尚处于起步阶段,由于缺乏统一的检测标准,关于农田土壤微塑料丰度的报道差异较大。我国农田土壤重金属含量总体上呈现明显的南高北低、西高东低的分布规律,与微塑料污染有一定的耦合关系。微塑料对重金属的吸附可使其产生富集效应,可能增加其生物有效性和毒性。重金属被吸附后可随着微塑料进行迁移转化,通过解吸作用向环境中释放,造成更大范围的污染。由于农田土壤受人类活动影响较大,微塑料和重金属在土壤中的迁移、转化规律及耦合后的毒性效应需要进一步探究。本文对我国农田土壤中微塑料和重金属的污染现状、分布和迁移规律及两者的作用关系进行综述,并对未来的研究方向做了展望,为农田土壤中微塑料和重金属污染防控提供一定参考。     

沈阳周边农田土壤中微塑料组成与分布

为明确沈阳周边农田土壤微塑料的形态、物质组成及其空间分布特征,以沈阳周边农田土壤为研究区,共设置23个采样点,采集了84个土壤样品,采用密度分离浮选法提取出土壤中微塑料,利用光学显微镜以及热裂解气相色谱-质谱联用仪(Py-GC/MS),对土壤中的微塑料进行形态鉴定和定性定量分析。结果表明:研究区土壤中微塑料物理性状分为薄膜状、碎片状、纤维状和颗粒状;土壤中微塑料的浓度为217.30～2 512.18μg·g~(-1),平均值为1 327.69μg·g~(-1)。其中,聚乙烯(PE)微塑料的浓度最高,平均值为760.03μg·g~(-1);其次为聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS),平均值分别为374.07μg·g~(-1)和193.59μg·g~(-1);土壤中微塑料浓度在空间上呈现出西部土壤(平均值1 569.59μg·g~(-1))东部土壤(平均值1 320.28μg·g~(-1))北部土壤(平均值1 217.56μg·g~(-1))南部土壤(平均值1 208.85μg·g~(-1))。土壤微塑料浓度从地表向下明显降低,从表层土壤(0～5 cm)的998.76μg·g~(-1)减少到深层土壤(20～30 cm)的193.00μg·g~(-1);不同的土壤种植模式对土壤微塑料浓度的影响明显,其中大棚土壤微塑料浓度较高,平均值为1 439.56μg·g~(-1),露天农田微塑料浓度平均值为1 187.76μg·g~(-1)。生菜、葡萄、黄瓜大棚种植以及露天农田覆膜玉米种植模式下土壤微塑料含量较高。研究表明,沈阳周边农田土壤中微塑料主要组成类型为PE、PP和PS,且随土层加深,土壤微塑料浓度明显降低。     

土壤微塑料污染及生态效应研究进展

微塑料作为一种新型环境污染物,对土壤生态系统构成严重威胁。当前对微塑料的研究多集中于水域生态系统,而对土壤生态系统的影响研究较少。本文综述了土壤微塑料的分类及来源,分离、检测方法及存在问题,总结了土壤微塑料的污染和微塑料对污染物的吸附效应及机理,分析了其对土壤动物、微生物生态及碳、氮等物质循环的影响,最后针对微塑料的生态效应提出展望,为今后土壤微塑料的研究提供了新的思路。     

农田土壤微塑料污染研究现状与问题思考

微塑料作为一类新型环境污染物,对海洋及陆地水域生态环境的污染问题受到全球的关注,然而农田土壤中微塑料的污染尚未引起广泛的关注.当前农田土壤微塑料污染形势不容乐观,对土壤生态安全和农产品安全构成威胁;因微塑料可在生物体内积累,并在食物链间传递、积聚,对人体健康存在潜在风险.对当前农田土壤微塑料污染现状、来源、迁移降解及对土壤生态系统的影响进行了总结和分析,指出当前农田土壤微塑料污染研究中出现的问题和不足.在此基础上,对农田土壤微塑料的污染研究进行了展望,并指出在农田微塑料污染研究中统一分析标准、系统分析农田微塑料的生态效应及健康风险;加强源头控制与风险管控措施相结合,为未来我国农田土壤微塑料污染研究和污染防治技术的创新提供参考与思路.     

北疆典型棉区土壤微塑料污染现状及分布特征

为研究北疆棉区土壤微塑料的污染现状及分布特征,于2021年4月采集分析了不同覆膜年限(0、5、10、20、30 a)及不同土层深度(0～10、10～20、20～30 cm)的土壤样品。结果表明：北疆棉区土壤中微塑料丰度范围为1 565～3 560个·kg^-1,且随着覆膜年限的增加微塑料丰度值呈现升高趋势,但地膜的使用量与微塑料丰度的关联度逐渐降低,10～30 cm土壤微塑料丰度与地膜的使用量关联度高;该区域土壤微塑料形状主要有薄膜状、碎片状、纤维状和发泡状4种;微塑料颜色包括白色透明、黑色、黄色和其他颜色,所占比例分别为69.02%、14.78%、6.49%和9.71%;微塑料粒径随覆膜年限增加而减小,粒径<0.5 mm的微塑料所占百分比最大;利用傅里叶衰减全反射红外光谱(FTIR)随机调查发现,研究区内土壤微塑料的主要成分分别是聚乙烯(PE)占比45%、聚丙烯(PP)占比20%、聚酰胺(PA)占比16%;各覆膜年限土壤微塑料污染负荷指数在1.70～2.57之间,且随着覆膜年限的增加而增加,研究区微塑料污染负荷指数达到2.09,微塑料污染等级已达重度。研究表...     

土壤中微塑料和重金属的复合污染：原理及过程

土壤中的微塑料能够与重金属污染物结合形成复合污染,从而改变单一污染物的环境行为和毒性效应,对土壤生态系统造成严重危害。目前人们对微塑料和重金属的复合毒性效应及其形成原理、污染过程的了解还十分有限,本文综述了土壤环境中微塑料和重金属的复合环境行为,讨论了微塑料对重金属的吸附解吸原理和过程,梳理了土壤环境中微塑料和重金属的迁移和转化,总结了有关二者复合毒性效应的最新研究进展,最后对未来相关工作提出展望,以期为微塑料和重金属的复合毒性研究提供参考。     

2016—2020年环境土壤学研究进展与热点分析

为了形象客观地了解国内外2016—2020年环境土壤学相关研究的发展特点,本文收集了发表在Web of Science和中国知网上土壤环境领域的相关文章,利用Web of Science自带分析工具和文献计量学软件CiteSpace,分析了该领域的研究现状、发展方向和热点。结果显示,2016—2020年间土壤环境领域研究成果丰硕,发展平稳,中美两国发文占比超过国际领域发文的50%。国际环境科学类刊物Science of the Total Environment、Environmental Science and Pollution Research和Chemosphere发文量最高,土壤科学类期刊Geoderma、Catena、Plant and Soil和Soil Biology Biochemistry也在发文前十行列。从国际上看,土壤环境领域共有微生物群落、有机碳、生物炭改良、N2O排放、重金属、土壤侵蚀、机器学习、保护性农业8个重要研究方向及相关热点;国内研究紧跟国际发展,侧重于土壤有机质、养分和微生物等研究热点,也围绕土壤水分、生物炭、土壤侵蚀和作物产量等热点开展了大量研究。     

关于商洛市土壤污染防治的调查与对策

土壤污染防治关系到我国经济可持续发展人民身体健康,本文对商洛市土壤污染防治的主要进展进行了研究,分析了当前我市土壤污染防治存在的主要困难和问题,并提出了针对性的污染防治措施及对策。旨在通过对土壤污染现状的分析,揭示土壤污染防治的必要性,提出加强土壤污染防治,切实保护土壤资源。     

2000-2021年农田土壤污染领域研究进展与前沿分析

为明确农田土壤污染的发展历程、研究热点和前沿,本研究以Web of Science核心数据库及中国知网(CNKI)的相关文献为研究对象,运用文献共被引、关键词共现和关键词突现的文献计量分析法,对农田土壤污染领域的研究历程进行了分析.结果表明:农田土壤污染领域受到国际国内的广泛关注,中美两国的发文量占全球的47.00％,...     

流域面源污染研究进展与展望

面源污染已成为影响流域水环境和水安全的重要来源,是当前国内外学者关注的热点之一,同时也是最具挑战性的研究领域之一。科学高效地治理面源污染问题已经纳入国家战略计划。因此,在新形势和政策背景下如何推进面源污染研究工作,以保障流域水环境可持续发展已成为紧迫任务。本文较为全面地回顾和总结了我国面源污染研究现状,归纳了主要研究方法和典型治理措施,并基于研究中存在的主要问题,结合我国水污染治理现状给出相应建议,指出未来发展趋势。本文可为面源污染的全过程监管、评估及治理提供重要参考,有助于完善我国水污染治理体系。     

我国农村水体面源污染问题解析与综合防控技术及实施路径

我国农村水体面源污染来源复杂,治理难度大,系统考虑农业面源污染物产生的来源,从产业布局、资源利用和治理工程后续运行等方面探讨我国农业面源污染问题的综合解决方案显得尤为紧迫。研究表明,我国农村水体污染物的来源主要包括畜禽养殖粪污水、水产养殖排水、农田排水、农村生活污水和村域地表径流5个方面。针对我国农村水体面源污染来源特征及各地农村的实际情况,遵循"以防为主,防治并重"的治理方针,基于污染物产生、迁移和去向的基本路径来确定综合防控的技术路线,即源头减量、过程拦截、末端消纳与资源循环利用。因此,提出适合于我国农村地区的农村水体面源污染防控实施路径,具体可概括为:1)坚持以小流域或集水区为基本单元开展综合防控措施的总体布局;2)坚持应用以低成本、无动力和生态化为主的农村污染治理技术;3)坚持农村污染物资源循环利用和强化工程后续管理的运行维护模式。     

Effects of Cd and Pb pollution on soil enzymatic activities and soil microbiota

Based on a representative sampling method and pot experiment with different concentrations of Cd and Pd, the enzymatic activities (urease, phosphatase, catalase, invertase), population of bacteria, fungus and actinomycete in the soil, the Cd and Pd pollution status of soil samples (from the wastewater-irrigated area of Baoding suburb) were appraised. Unitary linear and nonlinear curve-fitting optimization models were applied in the research, and the relationship between Pb and Cd causing pollution and enzymatic activities of the tested soils were discussed. The research may provide a theoretical basis for protecting the environment in the region of Baiyangdian Lake, Hebei province, prevent soil pollution, and ascertain biochemical indexes, which reflect soil heavy metal pollution levels. The research results indicated that: (1) there was obvious accumulation of Pb and Cd in the wastewater-irrigated area, also the accumulation in wastewater-irrigated soil is more than that in fresh water-irrigated soil, and accumulation on surface layer was more than that in the lower layer. Pb and Cd contents in the tested soils exceeded the standards of soil background values for some major cities at home and abroad and the world soil Cd and Pb contents range. This means that the tested soil had reached a lightly polluted level; (2) there existed an obvious negative correlation between soil enzymatic activities and Pb and Cd contents in wastewater-irrigated soil, where the soil urease and catalase activities decreased obviously with the increase of Pb and Cd contents in soil. Therefore, the urease and catalase can be considered as biochemical indexes that reflect the degree of soil Pb and Cd pollution; (3) the pot experiments indicated that the influence of Cd on soil enzymatic activities was greater than that of Pb. Generally, the effect of Cd on soil phosphatase, urease, catalase is more obvious than that on invertase, while Pb has a more obvious effect on invertase than Cd; (4) pot experiments of triple cropping showed that, Cd and Pb had an obvious inhibiting effect on microbes. The influence sensitivity of Cd and Pb on different microbes was ordered as bacteria > actinomycete > fungus. Cd had a greater inhibiting effect on microbes than Pb, the influence of Cd and Pb on actinomycete and fungus was relatively smaller, therefore, bacteria can be chosen as an important index that reflects the effect of Cd and Pb on microbe sensitivity.