农田土壤微塑料分布、来源和行为特征

微塑料(MPs)作为一种新型污染物广泛存在于农田土壤中.针对农田土壤中微塑料可能发生的污染问题,对全球农田土壤中微塑料的分布、丰度、来源、形状、聚合物组成、尺寸和迁移等方面特征的研究进展进行了综述,提出了研究展望.全球各地所调查农田土壤均有微塑料检出,其来源主要包括农用塑料薄膜、有机肥、污泥、地表径流与农业灌溉、大气沉降和轮胎磨损颗粒.土壤中微塑料形状以碎片、纤维和薄膜为主,微塑料聚合物组成以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)为主.农田土地利用方式显著影响土壤中微塑料的丰度,农田土壤中微塑料丰度随颗粒变小而增加.土壤中微塑料可在耕作、淋溶、生物扰动和重力作用下发生迁移.今后应加强土壤微塑料检测方法、数据库建立、安全阈值、迁移转化规律、潜在生态健康风险评价和防控技术体系构建等方面的研究,为农田土壤微塑料污染的风险管控与治理提供参考.     

微塑料的形成机制及其环境分布特征研究进展

塑料制品的广泛应用使塑料废弃物对生态环境的危害日益显著,也是全球环境问题关注的热点,由于缺乏完善的塑料废弃物管理体系,大部分塑料废弃物仍按传统模式处理或滞留在环境中,回收利用效率低,尚未形成塑料生命周期循环.环境中的塑料在长期受到物理、化学和生物等多种因素作用后会发生老化降解,形成微(纳)米塑料;由于它们粒径小、比表面积大且带有电荷等特性,除本身具有毒性外,还能作为重金属、持久性有机污染物等其他污染物的载体或被载体,经径流、污水排放和水文气象等多种途径在环境中迁移,造成生态环境污染.微塑料(MPs)分布范围广,全球的水体(淡水、海洋)、土壤和大气环境中均存在不同程度的MPs污染,近些年甚至在人体胎盘、母乳、活人肺部和血液中也发现了MPs的踪迹.因此对国内外MPs在物理、化学和微生物作用下的形成机制及其在水体、土壤和大气环境中的丰度水平、迁移特征进行全面地综述,为监测环境中MPs的污染水平、探究其在环境中的运移规律、提出MPs污染环境治理策略和揭示MPs在不同作用下的降解机制提供资料参考.     

典型城市河网沉积物微塑料时空分布特征

微塑料是近年来广受关注的一类新污染物.淡水系统沉积物作为微塑料重要的汇,能反映出当地微塑料的长期污染水平.为探究典型城市河网沉积物中微塑料的时空分布特征,于2018年12月和2019年6月在望虞河西岸河网区分别采集了17个采样点的沉积物样品,使用体视显微镜和显微傅立叶变换红外光谱仪对微塑料进行形态观察以及成分鉴定.结果表明,微塑料的平均丰度(以dw计)为323.37 n·kg^-1,形状主要为碎片和纤维,颜色以黑色和蓝色为主,粒径主要分布在50～500μm之间,成分以PET、PE、PVE、PS和PP为主.夏季微塑料的丰度低于冬季,河网区上游地区微塑料的丰度高于中游和下游地区,最高丰度出现在污水处理厂的出水口采样点,沉积物中微塑料的丰度与表层水中微塑料的丰度无显著相关性.应用正定矩阵因子分解(PMF)模型解析微塑料的来源,发现微塑料的主要来源有农用塑料薄膜、生活废水、塑料垃圾以及工业生产.研究可为典型城市河网微塑料污染防控提供支撑.     

闸坝河流微塑料特征及污染风险评估

微塑料污染对我国淡水河流造成了严重的生态威胁,大量闸坝的建设使该污染复杂化.以沙颍河流域10个闸坝为对象,调查水库及上游河道的地表水和沉积物中的微塑料丰度和组成,并利用物种敏感性分布和污染负荷指数进行风险评估.结果表明,沙颍河面临自上游而下较为严重的微塑料污染.闸坝建设对河流中的微塑料分布影响不显著,微塑料的分布可能受到多种其他环境因素的影响.河流沉积物是地表水中微塑料的汇,但水体中微塑料带来的生态风险更大.两种评估方式的对比表明,物种敏感性分布评估相较污染负荷指数更能体现生物对污染物的积累和摄食行为.     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.     

典型雌激素在微塑料上的吸附特征及位点能量分布

微塑料(MPs)和雌激素是目前备受关注的新型污染物,MPs可作为环境中雌激素的载体而产生复合污染.为了解聚乙烯(PE)为代表的MPs对典型雌激素的吸附特性,采用批平衡吸附实验法,借助X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等研究不同体系下PE对6种典型雌激素的吸附行为和位点能量分布情况.结果表明,在不同初始浓度(100μg·L^-1和1000μg·L^-1),PE对目标雌激素的吸附过程更符合准二级动力学模型,初始浓度的增加会影响吸附平衡时间和雌激素吸附量占比.在单一体系(单一雌激素)和复合体系(6种雌激素共存)中,雌激素在PE上的吸附更符合Freundlich模型(R²>0.94).等温吸附实验结果及XPS和FTIR表征结果表明,吸附过程主要受范德华力和疏水分配作用影响;单一己烯雌酚(DES)体系中出现的C—O—C官能团和单一炔雌醇(17α-EE2)体系中出现的C—O—C及■官能团,表明化学键合作用对合成雌激素在MPs上的吸附有一定的影响,而对天然雌激素基本没有影响.与单一体系相比,复合体系中各雌激素的吸...     

巢湖水体中微塑料组成及分布特征

为研究淡水湖泊中微塑料的污染现状,以安徽省巢湖为例,在2020年11月对水体中微塑料丰度分布进行了系统的调查,并分析了巢湖微塑料的形状、粒径范围、颜色和聚合物类型. 结果表明:①巢湖水体中微塑料的丰度平均值为(1.30±0.68)个/L,其中东部湖区略低于其他区域. ②巢湖水体中微塑料的形状包括纤维状、碎片状、颗粒状、薄膜状和微珠状,其中纤维状(65.8%)是最常见的微塑料形状. ③巢湖水体中微塑料的颜色包括透明、黑色、白色和彩色,其中黑色和彩色占主要优势,分别占总数的44.33%和26.58%. ④巢湖水体中微塑料以小尺寸(粒径50 μm~2 mm)微塑料为主,占总数的88.65%. ⑤巢湖水体中微塑料聚合物类型包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE),其中PP(57.52%)和PET(21.17%)是主要的聚合物类型. 研究显示,巢湖水体中有微塑料的赋存,渔业活动和生活污水排放是其主要的污染来源,建议后续进一步追溯其污染源头,为巢湖微塑料的污染防治提供理论指导.      

黄河三角洲湿地表层沉积物中微塑料的分布、来源和风险评价

河口湿地是陆海相互作用强烈的重要地球关键带,同时还受到人类活动的强烈影响.黄河三角洲湿地作为年轻的暖温带河口湿地,其微塑料污染状况尚未得到充分研究.因此对黄河三角洲湿地表层沉积物中微塑料的形态、丰度、粒径和成分组成进行了测定,并使用污染负荷指数（PLI）和潜在污染风险指数（PRI）评估了研究区域微塑料污染状况和生态风险.结果表明,黄河三角洲湿地微塑料丰度为20~520 n ·kg^-1,中值为150 n ·kg^-1.微塑料形貌以纤维和黑色为主,粒径在1 mm以上,成分多为人造丝、聚乙烯、聚酯纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯等.湿地中微塑料的PLI值介于0.04~0.96之间,PRI值介于0.00~171.60之间,表明黄河三角洲湿地微塑料污染处于轻微污染和低生态风险水平.     

我国陆域水体系统表层水中微塑料生态风险评估

针对我国陆域水体系统表层水微塑料（MPs）生态风险问题,通过Science Direct和Web of Science等网站查询关键词microplastics、urban和river等获取相关文献及数据,从2017~2021年的研究,覆盖15个省份33个水体,并基于MPs丰度、聚合物占比和化学危害数据构建了生态风险表征比率（RCR）的评价方法.结果表明,我国自然水体的MPs丰度平均值为（3604.2±5926.4） n ·m^-3,城市水体中MPs丰度平均值为（7722.6±9505.7） n ·m^-3;相应的,自然水体的RCR平均值为22.09±45.2,城市水体RCR平均值为15.67±34.8.因此,根据RCR的值将生态风险程度划分为4个等级.其中,无显著风险（≤1）有17个,占42.5%;低生态风险（1~10）有12个,占30%、中生态风险（10~100）有9个,占22.5%;高生态风险（>100）有2个,占5%.数据分析显示,自然水体的MPs丰度与RCR值（R²=0.875,P<0.01）存在显著的相关性,但在城市水体的MPs丰度与RCR值间不存在显著的相关性.这表明MPs的丰度高并不能说明该地区的生态风险程度高.此外,各地的RCR值与流域面积呈正相关（R²=0.864,P<0.01）,同时,MPs丰度与GDP （R²=0.679,P<0.05）、流域常住人口（R²=0.922,P<0.05）呈显著相关性.这项研究为评估MPs的生态风险提供了基线数据,是陆域水体系统表层水MPs生态风险评价的重要方式.     

土壤中微塑料对陆生植物的毒性及其降解机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物,自2004年被英国科学家提出以来受到广泛关注.土壤作为微塑料的重要聚集地,随农田灌水和翻耕等农业操作的进行,微塑料污染范围和积累量不断扩大并对陆生植物产生多种毒性,且由于其粒径小、难降解和吸附能力强的特点给土壤微塑料污染治理带来了较大挑战.从微塑料的直接和间接毒性及其与其他污染物结合时产生的联合毒性这3个方面综述了微塑料对陆生植物的毒性,主要表现为微塑料存在对植物造成机械损伤、诱导植物产生氧化应激、细胞毒性和基因毒性,导致植物生长和植物组织代谢受阻等一系列问题.进一步,基于当前研究阐述了微塑料的物理、化学和微生物降解机制：微塑料的物理和化学降解主要通过改变微塑料的粒径大小和表面性质并产生中间产物;而更小粒径微塑料及其中间产物可以在物理、化学和微生物这3种因素同步影响下最终转化为水和二氧化碳,但该过程极其复杂和缓慢.最后,对微塑料的进一步研究方向进行展望,可为未来微塑料的陆地生态系统领域研究重点和污染控制提供资料借鉴.     

固原市农田土壤微塑料的分布特征及风险评估

为探明固原市农田土壤中微塑料分布特征,通过现场采集调查、显微镜观察和傅里叶变换红外光谱等方法分析了固原市农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、大小和外形等特征,用污染负荷指数法（PLI）评估了微塑料污染风险.结果表明,固原市农田土壤（耕作层）微塑料丰度为186.32~1286.24 n ·kg^-1,设施农业土壤微塑料丰度分别较非设施农业有膜和无膜种植土壤显著增加35.56%和228.91%,耕作层微塑料丰度是犁底层的0.31倍.PE （26.42%~62.83%）和PP （27.64%~42.62%）为主要的微塑料类型,设施农业土壤微塑料种类数显著大于非设施农业.<100 μm微塑料占32.21%~42.52%,而>1000 μm只占0.28%~12.31%,耕作层微塑料粒径比犁底层高47.39%,设施农业土壤微塑料粒径最大,非设施无膜种植最小.微塑料形状主要为薄膜、纤维、碎片和微珠,其中纤维状丰度最大,薄膜状次之.共检测出7种颜色的微塑料,以白色和黑色为主.研究区污染风险总体为低风险,设施农业土壤微塑料污染风险最高.研究结果将为我国农田土壤微塑料污染评估及微塑料土壤环境行为提供数据参考.     

丹江口水库及其入库支流水体中微塑料组成与分布特征

微塑料污染是当前环境科学关注的研究热点.为探究国家一级水源保护区丹江口水库中微塑料的赋存状况,以水库及其入库支流表层水体为对象,于2019年丰水期进行采样调查分析,研究该区域的微塑料丰度、形状和类型,并结合丹江口水库的水文水动力条件揭示其微塑料空间分布特征.结果表明,丹江口水库水体中微塑料颜色各异,主要形状有颗粒、碎片...     

桂林市不同功能型公园水体微塑料的分布特征及风险评估

城市公园水体环境容量小,自净能力差,更容易受微塑料影响而造成水体微生态系统的失衡.以公园的功能特点(综合型、社区型和生态型)为基础,通过现场采样、显微观察和傅里叶红外光谱等方法,调查了桂林市公园水体微塑料的分布特征,并采用微塑料风险指数(H)和负荷指数(PLI)评估了微塑料的污染风险.结果表明,公园表层水和沉积物中微塑料的丰度范围分别为104.67～674.44 n·m^-3和95.57～877.78 n·kg^-1.微塑料形状主要包含碎片、纤维、薄膜和颗粒,且以小于1 mm的碎片和纤维为主.微塑料聚合物有聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯.不同功能公园水体的微塑料丰度差异性显著,其中综合型公园的微塑料丰度最高.公园水体微塑料丰度与公园功能和入园人数密切相关.公园表层水的污染风险较低,而沉积物的污染风险相对较高.研究表明,旅游是桂林城市公园水体微塑料污染的重要来源,桂林市公园水体中微塑料污染风险总体属于轻度污染,但仍需关注其在城市小型淡水水域中的累积风险.     

白洋淀上覆水及沉积物中微塑料赋存特征

为探究我国白洋淀淡水环境中微塑料的赋存特征,于2021年10月通过野外采样、实验室预处理、显微镜观察和激光红外光谱测定等方法鉴定了淀区10份上覆水及10份沉积物样品中微塑料的丰度分布、形状、粒径和聚合物类型,并通过Stokes沉降公式研究了微塑料在上覆水-沉积物界面的沉降规律,对其污染特征及潜在来源进行分析.结果表明,淀区上覆水及沉积物中微塑料丰度范围分别为474～19 382 n·m^-3和95.3～29 542.5 n·kg^-1,平均值为6 255.4 n·m^-3和11 088 n·kg^-1.上覆水中的微塑料主要聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯[PET,(17.20±0.26)%],沉积物中微塑料以氯化聚乙烯[CPE,(46.11±1.30)%]为主.淀区内微塑料的沉降速度从0.079 3～111.754 7 mm·s^-1不等,粒径大的颗粒沉降速度较高,易沉降并保留在沉积物中.研究区微塑料污染主要来源为洗涤废水产生的纺织纤维排放,船舶漆、船舶橡胶和建筑材料磨损等过程.