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...     

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。     

土壤中微塑料迁移及其对有机污染物的影响研究进展

塑料的广泛使用所引发的全球性环境问题不容小觑。陆地生态系统作为微塑料的主要汇集地,是污染控制的关键。本文针对土壤环境中微塑料及其对共存有机污染物迁移的影响进行综述。土壤微塑料赋存研究发现全球土壤,尤其我国农田土壤存在不同程度的微塑料污染。微塑料的赋存,在一定程度上影响土壤理化性质及陆地生态系统的微生物群落特征。环境因素、土壤理化特征、微塑料自身特性以及生物作用等不同程度地影响微塑料在土壤环境中的迁移。微塑料可通过疏水作用、静电力、π-π键等与土壤中的共存有机污染物发生相互作用,进而影响两者在土壤环境中的迁移、共迁移、环境归趋及环境毒性。未来针对土壤中微塑料的研究方向应更多关注土壤中微塑料的精准检测与标准化、土壤中微塑料迁移模型研究、微塑料老化对其环境行为的影响研究以及微塑料与共存污染物相互作用的影响研究。     

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...     

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。     

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...     

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。     

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。     

海南砖红壤的微形态特征以及南方网纹红土与砖红壤环境意义的差异

主要运用土壤微形态学、粘土矿物学和土壤化学方法,对海南岛三个不同母质的砖红壤剖面的微形态特征和成壤过程进行研究,并将网纹红土和砖红壤进行比较.结果表明,砖红壤典型的微形态特征为易风化矿物颗粒和粘粒胶膜的缺失、均质状的b-垒结以及风化成因铁锰质结核的出现;典型的成壤过程为强烈的化学风化、红化、均质化、淋溶以及显著的脱硅富铝化过程.随着成土母质和土壤排水条件的变化,砖红壤的微形态特征亦有所差异.而我国南方的网纹红土的发育程度低于砖红壤,不宜被划分为砖红壤或氧化土,而更趋向归入老成土,在我国土壤发生学分类中大致相当于红壤.     

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。     

莱州湾南岸滨海湿地的氮、磷循环过程及调控对策

在莱州湾南岸滨海湿地的生物地球化学循环过程中,N、P元素主要来源于通过河流输入的工业废水、城市生活污水、农田地表径流、灌溉余水和海水养殖池养殖废水,通过潮上带、潮间带湿地最终被输送到潮下带近海湿地,引起潮下带近海湿地水体N、P含量的不断升高,2000年通过河流输入到莱州湾南岸的N总量为46271.1t,P总量为2092.1t.潮上带、潮间带自然湿地的底质、土壤和植物对N、P元素有显著的吸收、净化作用.以2000年为例,若不考虑自然湿地的吸收、净化作用,仅靠水体交换、扩散稀释,输送到潮下带近海湿地的N、P在海水中的含量为6.74mg·L-1、0.299mg·L-1,而当年潮下带近海湿地水体N、P含量实测值分别为0.086mg·L-1、0.029mg·L-1,计算值分别是实测值的78.4倍、10.3倍;说明自然湿地对输入的N、P有明显的吸收净化效应.为降低莱州湾南岸潮下带近海湿地海水中的N、P含量,提出了发展循环经济,减小莱州湾南岸滨海湿地的N、P输入通量,对自然湿地进行有效的保护和生态恢复,建设人工湿地、提高湿地的环境净化功能等调控措施.     

Mapping and characterising subtropical estuarine landscapes using aerial photography and GIS for potential application in wildlife conservation and management

Coarse-resolution thematic maps derived from remotely sensed data and implemented in GIS play an important role in coastal and marine conservation, research and management. Here, we describe an approach for fine-resolution mapping of land-cover types using aerial photography and ancillary GIS and ground data in a large (100 × 35 km) subtropical estuarine system (Moreton Bay, Queensland, Australia). We have developed and implemented a classification scheme representing 24 coastal (subtidal, intertidal, mangrove, supratidal and terrestrial) cover types relevant to the ecology of estuarine animals, nekton and shorebirds. The accuracy of classifications of the intertidal and subtidal cover types, as indicated by the agreement between the mapped (predicted) and reference (ground) data, was 77-88%, depending on the zone and level of generalization required. The variability and spatial distribution of habitat mosaics (landscape types) across the mapped environment were assessed using K-means clustering and validated with Classification and Regression Tree models. Seven broad landscape types could be distinguished and ways of incorporating the information on landscape composition into site-specific conservation and field research are discussed. This research illustrates the importance and potential applications of fine-resolution mapping for conservation and management of estuarine habitats and their terrestrial and aquatic wildlife.     

Distribution of Several Heavy Metals in Tidal Flats Sediments within Bahía Blanca Estuary (Argentina)

Sediment pollution by metals is of high interest considering that it can affect marine life. The estuaries' quality may be reflected by the environmental intertidal zone condition. Subsurface sediments collected at the nude tidal flats from three sampling stations in the Bahía Blanca Estuary were analyzed for total metals concentrations (Hg, Cd, Pb, and Cr), distribution, and geochemical partitioning. Most of the elements (Hg, Cd, and Cr) have shown highest concentration values in the industrial-influenced area. Maximum value of Pb was obtained where the main freshwater input discharges. Intertidal sediments have presented higher values of Cr than the subtidal ones. Cd and Pb contents near the industrial area were strongly higher in the subtidal zones. The distribution of Cd and Pb demonstrated the occurrence of a diffusion pattern from the land toward the sea, showing a dependence on both the metal itself and/or the source. Not all studied metals have shown the highest content in the fine fraction. The chemical partitioning in the fine fractions offered evidence that the tidal flats were an important source as well as sink of metals to the adjacent coastal area. The studies of intertidal sediments provide an integrative knowledge on the potential effects of different trace metals in the environment and they must be used in the contamination studies within coastal areas.     

三种植被类型植物根系对崇明岛海岸带稳定性的影响

Coastal erosion is currently a major problem along the southern coast of Chongming Island, Shanghai. To enhance the erosion protection ability of coastal shelterbelts, two woody tree species, Taxodium ascendens and Salix babylonica, were planted separately into Phragmites australis + Scirpus mariqueter communities in 2006. Two years later, we investigated whether either of these experiments reduced erosion and increased stability in the native herbaceous plant community. We also examined soil stability and root length density under T. ascendens added, S. babylonica added and native herbaceous vegetation conditions along an intertidal gradient from the soil surface to a depth of 40 cm in each experiment, thus to determine the capacity of T. ascendens and S. babylonica to contribute to shoreline stabilization. Topsoil under the native vegetation had greater stability at the middle and higher intertidal zones because its soil stability index and root length density were significantly higher than in the T. ascendens or S. babylonica planted communities. The effect of T. ascendens on soil stability was not generally better than that of the native vegetation. Only at the 20-30 cm soil depth of the middle intertidal zone and in the 10-20 cm layer of the higher intertidal zone the soil stability index and root length densities under the T. ascendens added condition were significantly higher (P < 0.05) than those of the native vegetation. The S. babylonica planted soil had greater stability in the deeper soil layer than the soil under either the native vegetation or the T. ascendens added condition, and its soil stability index and root length density were significant higher (P < 0.05) than those of other vegetation conditions at the 30-40 cm soil depth for the lower intertidal zone and at the 20-40 cm layer for middle and higher intertidal zones.     

基于高斯?分类混合聚类方法的水稻区域化肥减施潜力研究

  【目的】  综合土壤养分、自然资源禀赋和种植管理方式等多源要素,构建基于高斯?分类混合聚类模型的农田基础肥力分区,为定性描述、定量估计化肥的“稳?控?增”和提高推荐施肥的准确性提供必要的补充。  【方法】  2008—2017年,共采集6382个农田土壤样品,现场调查了距村距离、土壤类型、耕层质地、成土母质、地貌类型与种植模式等数据,测定了土壤pH及有机质、全氮、有效磷和速效钾含量。同时,在研究区内典型位置以当地主栽的‘甬优’、‘秀水’系列品种为试材,布设6个“3414”试验点,共开展了28个试验,获得氮、磷、钾 (N、P、K) 不同施肥水平下的稻谷产量、最佳推荐施肥量等信息。基于高斯?分类混合聚类方法,联合土壤、气候、地形等自然资源禀赋要素与区域性农业种植模式,对农田基础肥力进行分区,并将各区测土配方试验数据与农户典型施肥数据比较,完成各不同分区的化肥减施潜力估计。  【结果】  整个研究区域稻田可划分为7个大区,各区与已有农田地力评价等级具有较好的吻合度,对应于较高、中等和较低三级别地力水平分别有4、1和2个分区。影响各农田基础肥力分区的重要因子基本一致,主要为地面高程、土壤速效钾含量、降雨、温度和地貌分区。研究区内水稻的化肥减施潜力分别为减纯氮 (N) 26.2～71.3 (平均48.7) kg/hm2,减磷肥 (P₂O₅) 9.9～23.5 (平均16.7) kg/hm2,减钾肥 (K₂O) 18.5～39.9 (平均29.2) kg/hm2。减肥潜力与分区基础肥力高低总体一致,较高肥力区减肥潜力较大,低肥力区减肥潜力相对较小,但也有较高肥力分区减肥潜力低 (如分区3) 或较低肥力分区减肥潜力高 (如分区6)的情形。从空间分布上看,分区4、5、6、7 减氮潜力较大,分区2、7减磷钾肥潜力较大,而分区1、5减磷钾肥潜力较小。  【结论】  综合自然资源禀赋、土壤及种植管理模式的分区划分,比传统依靠土壤养分的肥力分区能更加全面客观地反映区域稻田的基础肥力差异。地形地貌、土壤速效钾含量、降雨和温度是区域基础肥力分区的关键影响因子。从空间分布上定量估计,水稻的化肥减施潜力与基础肥力水平总体一致,总体可减施氮肥 (N) 26.2～71.3 kg/hm2、磷肥 (P₂O₅) 9.9～23.5 kg/hm2、钾肥 (K₂O) 18.5～39.9 kg/hm2。     

黄土高原纬度梯度下草本植物生物量的变化及其氮、磷化学计量学特征

【目的】植物生物量可以表征植物的生长状况和自然环境的变化动向,化学计量学特征能够反映植物养分含量及养分利用策略,本研究以草本植物生物量和草本植物叶片化学计量学特征为研究对象,探讨黄土高原地区草本植物生物量及其叶片氮、磷化学计量学特征沿纬度梯度的变化规律,为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的土壤养分状况、植物营养元素的限制情况提供参考依据。【方法】以陕西省延安市的富县、甘泉县、安塞县和榆林市的靖边县、横山县和榆阳区为研究区域,测定黄土高原地区草本植物生物量和草本植物叶片氮(N)、磷(P)含量,比较不同纬度梯度下不同植被带的草本植物生物量的大小;利用方差分析将本研究中黄土高原地区草本植物叶片氮、磷含量以及N/P与全球、中国尺度等其他研究结果进行比较,分析黄土高原植物生长中的主要限制元素;利用回归分析阐明不同纬度梯度下草本植物生物量的变化规律及其叶片氮、磷的化学计量学特征。【结果】1)在35.95°38.36°N的纬度范围内,黄土高原不同植被带草本植物生物量的变化范围为9.10 27.59 g/m2,算术平均值为19.45 g/m2,变异系数为30.3%。4个不同植被带草本植物生物量的大小顺序为草原带森林-草原带森林带草原-荒漠带。且随着纬度的升高,草本植物生物量呈先增加后减少的趋势。2)黄土高原草本植物叶片氮、磷含量和N/P的变化范围分别为18.09 33.17 mg/g、1.07 1.7 mg/g和15.4 21.6;平均值分别为25.79 mg/g、1.37 mg/g和18.71,变异系数分别为17.1%、13.9%和9.94%,其中草本植物叶片氮的变异系数最高,N/P最低。草本植物叶片氮、磷之间存在显著的相关关系,且随着纬度的升高,草本植物叶片氮、磷含量也随之升高,而N/P随纬度的升高变化不明显。3)黄土高原草本植物叶片氮含量(25.79 mg/g)高于全球尺度的平均氮含量(20.09 mg/g),而草本植物叶片磷含量(1.37 mg/g)低于全球尺度的平均磷含量(1.77 mg/g),因此该地区草本植物具有较高的N/P。【结论】黄土高原草本植物生物量与纬度存在一定的相关性,且并不是简单的线性相关,其生物量的变化也与植被带的物种组成有关;黄土高原草本植物叶片氮、磷含量与纬度之间存在显著的正相关关系,而N/P与纬度之间没有显著的相关性。与全球尺度相比,黄土高原地区草本植物生长更易受磷限制。     

不同生态区冬小麦材料产量和品质对追氮量的响应

[目的]通过田间试验,研究拔节期不同量氮肥追施对来源于西藏高原生态区和北部冬麦生态区的冬小麦材料氮素积累、产量及加工品质的影响,为在不同生态区冬小麦的氮肥合理运筹提供理论依据和技术参考.[方法]大田试验采用两因素随机区组设计,A因素为来源于西藏高原生态区的冬小麦材料藏冬25号、肥麦和来源于北部冬麦生态区的冬小麦材料08...     

施用生物炭对黑土各组分有机质结构的影响

  【目的】  生物炭还田已经成为培肥土壤的重要农艺措施之一,研究生物炭还田对黑土各粒径水稳性团聚体中有机碳的分配,以及对不同密度组分有机质化学结构的影响,以深化认识施用生物炭增加农田土壤固碳潜力的机理。  【方法】  选取中国科学院海伦农业生态实验站内长期定位试验中施用化肥(?BC)和化肥配施生物炭(+BC) 的两个处理,采集土壤样品以常规方法分析了有机质总量,并将土壤样品分离为>2 mm、2～0.25 mm、0.25～0.053 mm和 <0.053 mm 4个粒级水稳性团聚体,测定其中的有机碳含量。将土壤样品中的有机质分为游离态轻组(free light fraction, LF)、闭蓄态轻组(occluded light fraction, OF)和矿物结合态组(mineral-associated fraction, MF) 3个密度组分,利用元素分析仪和傅里叶红外光谱技术分析了有机碳含量和化学结构。  【结果】  与?BC处理相比,+BC处理的土壤有机质含量增加19.72%,密度组分中LF和OF有机质含量分别增加了73.50%和192.66%,团聚体>2 mm和2～0.25 mm两个粒级的有机质含量分别显著增加了12.54%和21.35%。土壤中除芳香族C=C和羰基C=O相对丰度分别减少了18.18%和21.95%以外,其他官能团均增加,?CH/C=C和?CH/C=O值分别增加66.67%和62.11%;在>2 mm团聚体中,脂肪族?CH的相对丰度增加了55.11%,芳香族C=C减少17.06%,致使>2 mm团聚体中的?CH/C=C和?CH/C=O值增加;在<0.25 mm粒级中,芳香族C=C相对丰度增加27.63%～49.83%,脂肪族?CH减少了16.58%～20.80%,致使?CH/C=C和?CH/C=O值下降。在>2 mm的团聚体中—CH/C=C和CH/C=O值的增幅最大。此外,与?BC相比,+BC处理各密度组分中脂肪族?CH和芳香族C=C相对丰度均增加,其中OF组分中增幅分别达125.74%和29.06%,?CH/C=C值增加了74.19%。  【结论】  施用生物炭增加了黑土有机质含量,促使土壤特别是大团聚体中的有机质结构趋于脂肪化,促进了微团聚体中有机质的稳定性。闭蓄态轻组中脂肪族?CH的相对丰度增幅最大,有利于促进有机质活性的增强,加快土壤有机质的周转更新。     

四川盆地中生代古土壤发生学特征及古环境意义

古土壤形成于地质历史时期的地球表面,直接记录了其形成时地球陆地表层的环境信息.以四川盆地中生代古土壤为研究对象,通过古土壤的形态与微形态、矿物组成、颗粒组成以及地球化学等成土特征的观察与分析,开展土壤发生学特征概述与分类研究并探讨古土壤指示的环境意义.结果表明:(1)四川盆地中生代古土壤具有生物遗迹、成壤碳酸盐结核、土...