土壤中塑料与微生物的相互作用及其生态效应

聚焦于土壤环境中包括微塑料在内的塑料污染,综述了微生物与土壤塑料相互作用的最新研究成果.主要内容包括：（i）土壤塑料的来源、迁移及其在土壤中长期贮存的基本特征;（ii）土壤微生物对塑料的影响;（iii）塑料污染对土壤微生物群落及酶活性、土壤动物、农作物生产以及对全球陆地生态系统功能的影响.最后,本文展望了未来相关研究的重点方向,包括功能微生物、实验参数设置、塑料圈、塑料与土壤微生物的大尺度及长期研究等,为从微生物角度认识和解决土壤塑料污染问题提供参考.     

电子废物拆解区微塑料与周围土壤环境之间的关系

微塑料污染无处不在,并受到了社会各界的关注.近年来,关于微塑料在水生态系统中的报道越来越多,而关于陆地生态环境,尤其在电子废物拆解区土壤微塑料污染的研究还十分匮乏.以广东省汕头地区贵屿镇废弃的以不同拆解方式所造成的电子废物拆解样地为研究对象,从生态毒理学和微生物学角度探讨了微塑料与其周围土壤环境之间的关系.通过SEM-EDS对微塑料表面进行表征,发现其表面具有老化和降解的迹象;这可能是由于微塑料长期暴露在土壤中,以及原始的拆解方法造成其表面形态及性质发生了变化.另外,在同一微塑料样品的不同表面位置,金属元素类型存在较大差异;说明微塑料所携带的一些金属元素并非本身固有,而是从周围土壤环境中吸附的.利用ICP-OES对微塑料内载固有的7种重金属（Pb、Cd、Cr、As、Ba、Co和Ni）进行分析发现,由于微塑料主要来源于各类电子废物,其所含各重金属含量在不同样地中有所不同,且几乎均高于周围土壤,尤其Ba在微塑料中的含量比在土壤中高出10³数量级.Ba在塑料中主要以BaSO₄的形式存在,常作为填料广泛添加于各种塑料中.此外,对微塑料表面微生物进行16S rRNA测序,并采用Spearman等级相关系数分析了微塑料表面细菌群落平均丰度前50的属与土壤环境因子之间的关系.这些微生物主要来源于微塑料所处的周围环境,因此环境因子的差异会直接影响微塑料表面微生物群落.由不同拆解方式所导致的电子废物污染场地具有不同的土壤环境因素,这些因素与微塑料表面微生物的相关性也存在差异.     

土壤微塑料与微生物的相互作用关系

作为新兴污染物,微塑料的生态和环境影响受到广泛关注.本文以近十年发表的文献为基础,系统分析和综述了土壤微塑料与微生物的相互作用关系.分析结果发现微塑料与微生物存在复杂的相互作用关系,例如微塑料携带外源微生物进入土壤环境,并通过释放添加剂和吸附物对土壤微生物产生影响,且微塑料通过改变土壤理化性质、土壤动物肠道微生物和植物根际微生物间接改变土壤微生物,包括改变土壤微生物的生物量、群落结构和功能,此外,土壤微生物对微塑料的降解也起到了一定的作用.基于这些分析结果,文章还展望了未来应该深入研究的关键科学问题,旨在促进土壤微塑料对生态系统和健康影响评估研究.     

土壤环境中微塑料的污染现状及其影响研究进展

微塑料作为一种持久性污染物,对土壤生态系统具有严重影响,土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少,针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面:1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律,确定了土壤环境中微塑料的赋存状态;2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应;3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响,并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响;4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后,对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。     

聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响

地膜覆盖保墒已成为盐渍化土壤种植中重要的农艺措施,而盐渍化与微塑料双重胁迫对土壤微生物的影响越来越受到重视.为探究聚乙烯微塑料对盐渍化土壤微生物群落的影响,通过室内模拟盐渍化土壤环境中微塑料污染的方法,探究不同类型（氯盐类和硫酸盐类）和不同含量（弱、中、强）的盐渍化土壤赋存不同丰度聚乙烯（PE）微塑料（土样干重的1%和4%）条件下对土壤微生物群落的影响.结果表明,PE微塑料会降低盐渍化土壤微生物群落多样性和丰富度,且硫酸盐类盐渍土处理受到的影响更强烈.赋存PE微塑料后不同处理微生物组成基本一致,但其相对丰度会发生变化,硫酸盐类盐渍土处理中各菌群相对丰度的变化较氯盐类盐渍土处理更强;门水平上,变形菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈正相关,而拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门相对丰度与赋存PE微塑料丰度呈负相关;科水平上,黄杆菌科、食碱菌科、盐单胞菌科和鞘脂单胞菌科相对丰度随赋存PE微塑料丰度增大而增大.KEGG代谢通路预测显示,赋存PE微塑料会降低微生物新陈代谢和遗传信息等功能相对丰度,硫酸盐类盐渍土对新陈代谢功能的抑制作用强于氯盐类盐渍土,而对遗传信息功能的抑制效果弱于氯盐类盐渍土;新陈代谢功能二级通道中氨基酸代谢、碳水化合物代谢、能量代谢等功能受到抑制,推测新陈代谢功能的降低可能是由于上述二级代谢通路相对丰度降低引起的.试验结果可为微塑料和盐渍化双重污染条件下对土壤环境的影响研究提供理论依据.     

生物质炭的土壤环境行为研究进展

生物质炭广泛存在于土壤环境中,其环境行为对土壤中的污染物有重要影响。生物质炭施用到土壤后,在改变土壤养分动态、土壤污染物以及微生物活动等方面都发挥了重要作用。该文主要讨论了生物质炭在土壤环境中的行为,以及生物质炭改良对土壤理化性质(pH、容重、孔隙率、养分等)和农作物生长的影响,另外,进一步探讨了生物质炭对土壤微生物的影响机制和对土壤中有机污染物归趋的影响,并总结了生物质炭在土壤环境中长期效应方面的研究和应用中存在的不足,为生物质炭的进一步研究提供了理论依据。     

土壤微塑料污染现状、来源、环境命运及生态效应

微塑料作为一类新兴污染物广泛存在于全球环境中.目前,针对水生生态系统尤其是海洋环境的微塑料污染已得到广泛且深入的研究,但针对土壤微塑料污染近年才逐渐引起人们的关注.本文重点对土壤微塑料的污染现状、来源、环境命运及生态效应等方面的研究进展进行了综述.微塑料在不同土地利用类型的土壤中广泛存在,对土壤生态系统的健康及功能造成严重威胁.土壤中微塑料的主要来源路径包括塑料薄膜残留物分解、污泥堆肥及污水灌溉、有机肥施用和大气沉降等;进入土壤环境的微塑料会在外因作用下继续发生降解或迁移.此外,本文重点介绍了微塑料污染对土壤系统的生态效应,包括对土壤理化性质、土壤动物、土壤微生物以及植物的影响.为加强土壤微塑料污染研究、促进土地资源的可持续利用,本文提出了未来的研究方向.     

成都站金属材料土壤腐蚀原位测试研究

通过对成都材料土壤腐蚀试验站金属材料腐蚀电位、腐蚀率及土壤环境因素的原位连续测试及定期测量土壤微生物方法,研究了碳钢、铝、铜、铅的土壤腐蚀规律。探讨了土壤环境因素及土壤微生物变化规律对金属材料的腐蚀影响。     

高粱修复柴油污染土壤过程中植物生物量及土壤微生物总量的变化

通过温室盆栽试验,研究了高粱修复柴油污染土壤过程中植物生物量及土壤微生物总量的变化情况.通过定量分析土壤中柴油含量对高粱生物量和土壤微生物总量的影响,揭示柴油对土壤环境的生物学效应.结果表明,柴油污染胁迫下高粱的发芽率、存活率以及生物量受到不同程度的影响,在w(柴油)为0.1%的土壤中高粱的发芽率、存活率以及生物量与空白相比约有10%的增加,而在w(柴油)高于3.0%的污染土壤中高粱无法生长.土壤中微生物量随着土壤中柴油含量的增大而减小,但是随着修复过程的进行,土壤环境得到改善,土壤中微生物量有了明显的提高.      

土壤中微生物及其环境效益的浅析

关于土壤微生物活性,已经成为目前土壤方面研究的热点问题。有些学者曾经对微生物在土壤环境中的作用表示怀疑,他们过分强调物理化学作用在土壤形成和土壤环境效应中的作用,而忽视微生物的研究。随着土壤学研究的深入,关于土壤成因、土壤生产力和环境现象已经越来越复杂,单纯依靠物理和化学的知识已经无法解释某些复杂的实验现象,现在必须依靠微生物来解释某些现象。本文将对土壤微生物在土壤研究中的作用进行简述,同时分析土壤环境变化对微生物数量和活性的影响,并简述一些微生物研究的进展。     

线缆制品及其材料苏打盐土壤自然埋藏试验

将线缆制品及其材料自然埋藏于大庆苏打盐土中,周期性测量土壤环境的相关数据,研究试件腐蚀变化规律及原因。结果表明,各种线缆外护套的性能没有明显劣化;铅的腐蚀程度为中等,涂漆钢带的腐蚀程度较重,铝的腐蚀程度严重(发生穿孔)。金属严重腐蚀的主要原因是苏打盐土的pH值高达10,以及电阻率很低、土壤微生物含量较高。     

拉萨站线缆材料短期试验性能分析

分析了线缆材料在拉萨自然环境试验站中1～2年的短周期试验性能变化。线缆高分子材料在土壤环境中性能变化较小，而在大气环境中力学性能有所下降，HDPE耐环境性能、应力开裂性能下降26％；金属在土壤环境中腐蚀较轻。拉萨大气与土壤自然环境对材料的短期腐蚀（老化）作用比较轻微。     

Life-cycle assessment of 11 kV electrical overhead lines and underground cables

The life-cycle impacts of five different 11 kV electrical power cables (three overhead lines and two underground cables) were analysed. These were compared by their embodied impacts in production and total lifetime operational impacts. The life-cycle results revealed there to be three key issues, the impacts of climate change, fossil fuel depletion, and particulate matter formation (PMF). The former two were of particular significance. The embodied impacts, which are those associated with the materials, were generally determined to be insignificant. The exception was for underground cables at low operating loads. Under these conditions PMF was more significant as a result of the high embodied impacts of the cables. Further analysis revealed that these impacts could be mitigated with an end of life material recovery program. At present the underground cables are not recovered, but if they were the recycling benefits would give rise to a notable improvement in PMF. For the other impact categories operational conductor losses were the dominant cause of impacts. In summary it was concluded that to minimise the life-cycle impacts of 11 kV cables the system with the lowest conductor resistance should be selected.     

地下污水管线泄漏原位自动监测模拟实验研究

地下污水管线的泄漏将会对土壤、地下水环境产生严重的影响.本研究建立一套基于高密度电阻率测量的地下污水管线泄漏原位自动监测装置,通过室内模拟实验,验证该装置在不同地下水水位条件下对地下污水管线泄漏进行实时监测的可行性.结果表明,当泄漏管线位于包气带中时,能够迅速监测到管线发生的小流量泄漏;当管线位于地下水水位附近,也能迅速监测到管线发生的小流量泄漏,而且通过管线以上土层电阻率的梯度变化,还可推测污染物泄漏的程度;当管线位于地下水位以下时,由于污染物在地下水中迅速的混合并扩散,只有当泄漏达到一定浓度,使电阻率产生能够观测到的变化,才能监测到泄漏发生.本研究所使用的装置能够对位于不同地下水位和埋深条件下的污水管线泄漏进行实时自动监测.     

含硫污水系统耐蚀材料的筛选与应用

针对西北地区一综合炼油厂含硫污水管线的严重腐蚀问题，分析了腐蚀原因，确立了材料筛选方案，通过实验室静态挂片试验绘制了重量损失率变化曲线和现场挂片等试验手段，筛选推荐出了树脂玻璃钢耐蚀材料。工业生产应用结果表明，MFE-2型树脂玻璃钢是适用于该厂含硫污水系统的耐蚀材料，为类似装置的长周期运行提供了借鉴和经验。     

无砾石微孔管地下渗滤系统试验研究

针对传统无砾石管式地下渗滤系统存在的处理性能差,渗滤通量低两个问题,通过去掉包裹织物,提高渗滤管开孔率、改变开孔方式,设计了无砾石微孔管地下渗滤系统。通过实验研究表明,无砾石微孔管地下渗滤系统对COD、氨氮的去除率比传统管式系统分别提高了10.8%、12.7%,总磷去除率并无显著差异,ORP值提高约85 mV,渗滤通量提高26.8%。在3.3 cm/d的水力负荷下,无砾石微孔管地下渗滤系统出水COD、氨氮、总磷平均浓度分别为19 mg/L,0.62 mg/L,0.048 mg/L。渗滤管下10 cm的土壤层去除了约70%的COD,80%的氨氮和91%的总磷,向下随着土壤深度的增加,单位厚度的土壤层去除的污染物量呈显著下降趋势。     

不同类型地膜覆盖对土壤质量、根系生长和产量的影响

针对我国农业生产中地膜大规模使用带来的土壤环境污染问题,通过应用降解地膜进行大田试验,以南瓜为研究试材,探究了黑色普通地膜(CK)、白色降解地膜(WDF)、黑色降解地膜(BDF)和黑色CO₂基降解地膜(C-DF)对土壤理化性质、根系生长与产量的影响,并对土壤质量进行评估.结果表明,3种降解地膜处理土壤含水量和温度,较普通地膜均不同程度降低;各处理间土壤有机质含量无显著差异;C-DF处理土壤速效钾含量较CK降低,WDF和BDF无显著影响;BDF和C-DF处理土壤全氮和速效氮含量较CK和WDF降低,处理间差异达到显著水平.3种降解膜处理土壤过氧化氢酶活性较CK显著提升2.9%～6.8%,蔗糖酶较CK显著降低了33.3%～38.4%.BDF处理土壤纤维素酶活性较CK显著提升63.8%,WDF和C-DF无显著影响.3种降解膜处理对地下部根系生长具有促进作用,长势明显增强.BDF和C-DF处理南瓜产量与CK趋近,BDF处理南瓜产量较CK显著降低11.4%.试验结果表明,BDF和C-DF处理对土壤质量和产量的影响与CK相当.研究认为2种黑色的降解地膜在高温生产季节可有效替代普...     

化工企业搬迁场地环境调查实践与思考

化工企业搬迁遗留下的土地存在较大的环境风险,这些场地要改变土地利用方式,必须对场地内的土壤及地下水污染情况进行详细调查和评估。结合武汉市调查实践总结了采样点布设、评价标准及管理体系等方面的经验,同时对调查过程中出现的异常采样点、异常土壤以及地下水评价等问题进行了思考和分析,对其他同类城市的化工企业搬迁场地环境调查具有参考价值。     

生物托盘土壤微生物及酶活性的分布状况

利用稀释法和比色法对生物托盘根际和非根际土壤微生物数量和酶活性进行测定。结果表明:土壤微生物和酶在植物根际有着明显的根际效应,各级托盘中微生物在根际的数量均大于相应微生物在非根际的数量;在各级托盘中均存在细菌>放线菌>真菌的数量关系。而对土壤蛋白酶和脲酶活性的研究发现根际酶活性明显高于非根际酶活性。