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.     

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     

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。     

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。     

土壤微塑料与重金属、持久性有机污染物和抗生素作用影响因素综述

微塑料是难以降解的污染物,可作为众多污染物的载体,在土壤中极易与其他污染物发生复合效应,对土壤产生不利影响。本文系统分析了聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚酰胺（PA）六种微塑料与重金属、持久性有机污染物和抗生素在土壤中的相互作用及其影响因素。在土壤介质中,微塑料与重金属的作用受微塑料比表面积、老化程度、极性以及土壤中H+、低分子酸的影响;微塑料与持久性污染物的作用受微塑料疏水性、橡胶域丰度、污染物极性以及土壤有机质的影响;微塑料与抗生素的作用受微塑料比表面积、极性以及土壤中的腐殖质等物质的影响。研究结果将为阐明微塑料在土壤环境中与其他污染物的相互作用影响因素提供理论支撑。     

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。     

微塑料对农田土壤质量的影响研究现状与分析

海洋微塑料污染问题受到全球关注,但是针对农业高质量发展和农业废弃物资源化利用背景下的农田土壤微塑料污染研究甚少。本文通过分析农田微塑料污染物的来源,以及微塑料对土壤团聚体结构、养分转化、微生物功能的影响,提出目前研究存在的问题和未来研究的方向,为深入开展微塑料对农田土壤质量影响的研究提供新思路。     

微塑料对红树林生态系统的影响研究进展

红树林生态系统是沿海生态系统中独特且重要的环境组成部分。然而,微塑料作为新型环境污染物通过不同方式进入红树林系统中,已经成为红树林面临的一项严重挑战。分析了微塑料对红树林生态系统的影响,总结了红树林生态系统中微塑料分布特征、微塑料对红树林生态系统的影响、红树林生态系统中微塑料分布影响因素、微塑料在红树林生态系统中的归宿,最后对红树林生态系统中微塑料的研究方向进行了展望。提出确立微塑料监测方法和检测标准、评估红树林中微塑料生态风险、建立微塑料污染治理和管理措施、微塑料模型预测、探索修复与去除策略和研究微塑料与海洋生态系统碳循环的相互作用6个研究,可为未来红树林微塑料领域研究重点和污染控制提供借鉴。     

(微)塑料污染对土壤生态系统的影响:进展与思考

塑料已经成为现代社会不可或缺的产品而被广泛应用,塑料污染也成了一个全球性的环境污染问题。近年来,土壤塑料污染的问题也开始受到关注。本文针对近几年来国内外关于塑料污染对土壤生态系统的影响进行综述,主要包括以下几个方面:(1)微塑料对土壤物理化学性质的影响;(2)微塑料对土壤微生物群落的影响;(3)微塑料与土壤动物的相互作用。最后,本文对未来关于土壤微塑料研究的重点方向进行了展望。     

土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。     

地膜对农业生产的影响及其污染控制

地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物（重金属、农药和抗生素等）的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。     

不同土壤环境因素对微塑料吸附四环素的影响

为探究不同土壤环境因素对于微塑料吸附抗生素的影响,选用三种常见的微塑料:聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA),以四环素(TC)代表抗生素,通过批平衡试验来研究微塑料对TC的吸附行为和机理。研究发现,3种微塑料对TC的等温吸附方程均可用Langmuir方程进行拟合,其吸附能力为PEPSPA,最大吸附量分别为0.154、0.086、0.075 mg·g~(-1)。在中性条件下PE对TC的吸附量达到最大,pH对PA吸附TC影响较小,而PS在酸性条件下对TC的吸附量最大,且随着pH增加吸附量逐渐降低。不同浓度的Ca~(2+)和Mg~(2+)会影响微塑料对TC的吸附,且随着浓度的增加,吸附量逐渐降低。富里酸的存在抑制了TC在PE上的吸附,但低浓度的富里酸(1 mg·L~(-1))会促进PA和PS吸附TC。结果表明,不同微塑料对TC的吸附存在显著差异,且不同土壤环境因素明显影响了微塑料对TC的吸附行为,该结果为进一步研究和评估微塑料在土壤环境中的吸附行为奠定了基础。     

微塑料的环境行为及其生态毒性研究进展

微塑料污染已经成为全球关注的环境问题。本文对不同环境介质中微塑料的来源、迁移、分布特征及其对生物体的毒性效应等方面的研究现状进行了系统的总结和评述。微塑料的来源主要包括直接进入到环境中的初生微塑料和大块塑料破裂、分解形成的次生微塑料,其可在大气、水体(淡水和海洋)和陆地环境之间进行迁移。需建立统一的微塑料样品采集、分离和鉴定方法,并结合准确高效的溯源分析技术,进一步探索其环境行为与归趋。微塑料(含自身的添加剂)被生物摄取后会造成物理损伤、引发生物体的行为、生理学和分子学反应,并可能与其他污染物形成复合污染,产生联合毒性效应。通过同位素示踪与分子生物学新技术的联用,重点研究微塑料的生物累积和在食物链中的传递效应,尤其是对人体健康的潜在威胁,以期为微塑料污染的生态风险评估提供理论依据。     

内生菌-植物联合修复污染土壤研究进展

环境污染对生态系统及人类健康造成严重威胁。近年来,许多学者研究发现内生菌联合植物修复体系对修复自然环境中的重金属和有机物具有巨大的潜力。本文主要从内生菌联合植物进行污染修复的机理和应用两方面入手,介绍了内生菌接种宿主植物根、茎、叶部的几种方法及定殖的检测方法,总结了污染土壤中内生菌在植物组织内的定殖动态,以及内生菌-植物联合体系强化有机物污染和重金属污染修复效果的应用,并从内生菌调节生长因子、生物固氮和溶磷、在宿主植物体内的共代谢有机物、产生特异性酶降解有机物、提升植物对重金属抗性和降低重金属毒性几个方面解释了内生菌和植物的联合修复机理。最后指出,虽然已经有许多对于内生菌联合植物修复体系的研究,但是目前两者相互作用机理尚未完全清楚,对于多种内生菌组合体系以及处理水体和大气污染的研究并不完善,这些都将成为今后的研究重点。