聚乳酸微塑料及其复合污染的生物毒性效应与机制研究进展

综述了聚乳酸(PLA)微塑料单一暴露以及与其他污染物复合暴露的毒性效应,并探讨了PLA微塑料对生物的毒性作用机制.PLA微塑料的摄入会影响生物体的摄食、生长、存活、繁殖和运动行为;PLA微塑料与有机物和重金属复合污染对生物体存在一定的潜在风险;PLA微塑料主要通过机械损伤、氧化应激、神经损伤及免疫损伤对生物体造成损害.未来仍需对老化或降解的PLA微塑料的毒性效应、对陆地生物的复合暴露毒性效应与机制及其对全球生态系统和生物地球化学循环的影响等方面开展探索和研究,以期为今后PLA微塑料的环境生态风险评估提供思路.     

微塑料和镉复合污染对狼尾草根际土壤微生物群落结构和功能的影响

微塑料和重金属复合污染对植物生长和根际微生物群落和功能的影响目前尚未清晰.以狼尾草为实验材料进行盆栽模拟试验,研究重金属镉（Cd）与不同种类MPs （PE、PS）、粒径（13 μm和550 μm）、质量分数（0.1%和1%）的微塑料复合污染对狼尾草生长、重金属积累和根际微生物群落功能的影响.结果表明,MPs和Cd复合污染条件下整体呈现对植物生长胁迫增加、Cd含量和积累量降低的趋势.MPs和Cd复合污染能改变细菌群落组成,降低细菌多样性,其中550 μm 0.1% PE+Cd处理组ACE指数和Chao1指数降低最显著.与单一Cd污染相比,不同MPs种类、质量分数和粒径的MPs添加能改变新陈代谢、氨基酸的转运和代谢、能量生成和转换等功能组的基因丰度,显著影响狼尾草根际土壤细菌的功能.研究采用宏基因组学的方法分析了MPs和Cd复合污染对狼尾草根际细菌群落和功能的影响,可为MPs重金属复合污染的生态毒理效应及其生物修复提供基础数据和科学依据.     

水环境中微塑料的迁移及其与有机污染物的复合毒性效应研究进展

水环境中的微塑料（MPs）通过吸附和解吸与共存的有机污染物（OPs）相互作用,影响污染物的迁移转化、生物积累、毒性效应等环境行为.因此,MPs和OPs的生态效应需从它们之间的相互作用角度综合考虑.本文在查阅近几年相关文献的基础上,重点阐述了水环境中MPs的环境行为及其对OPs迁移转化的影响,讨论了MPs的生态风险及其与OPs的复合毒性效应的影响因素,并得出如下规律：MPs和OPs的特性,如MPs的表面极性和OPs的疏水性决定了MPs作为OPs载体的有效性;MPs的粒径、表面特性、表面生物膜等理化性质影响了水环境中OPs的迁移转化途径和复合物MPsOPs的毒性效应.本文以期为进一步评估MPs的环境行为和生态风险提供有益的参考,并为准确评估MPs及其相关OPs的环境风险提出了建议.     

微塑料吸附有机污染物的研究进展

微塑料作为一种新型环境污染物在全球环境介质中普遍存在,其存在可能会影响传统有机污染物的分布、迁移和环境归趋.微塑料本身具有强疏水特性和较大的比表面积,使其能够有效地吸附有机污染物并将其输送到生物体内,从而改变微塑料潜在的环境风险.微塑料与有机污染物之间的相互作用机制主要受二者自身的理化性质,及溶液pH、温度、盐度、溶解性有机质和老化作用等环境因素的影响.本文从微塑料的基本特性、与有机污染物的作用机制、环境影响因素,以及二者复合对有机污染物生物有效性的影响等方面进行了综述,并提出微塑料与有机污染物相互作用研究中亟需解决的问题和未来的研究方向.     

不同厚度生物降解地膜在崇明生态岛“两无化”稻田中的降解特性研究

2020年6—12月,在崇明生态岛“两无化”水稻种植基地进行大田实验,检测并分析了生物降解地膜的微观形貌、化学结构、相对分子量,探究不同厚度生物降解地膜的降解以及物理化学性质的变化。结果表明:随着覆膜时间延长,不同厚度的生物降解地膜表面均出现孔洞且数量逐渐增多;生物降解地膜中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)可能发生了诺里什Ⅱ型反应,导致高分子材料分子链的断裂;生物降解地膜相对分子量均先增后减,地膜中高分子在稻田环境中发生了的断裂、重组、分解,形成分子量相对较小的降解物;覆膜135 d时厚度为0.0100、0.0090、0.0085 mm的生物降解地膜的数均分子量分别比初始下降了15.32%、28.54%、22.88%,重均分子量则分别下降了17.00%、21.73%、16.21%。     

全生物降解地膜原料颗粒对土壤性质、小麦生长和养分吸收转运的影响

全生物降解地膜是解决白色污染问题的有效途径之一,但其对土壤-植物系统的影响尚不清楚.为全生物降解地膜大面积应用的安全性评价提供依据,采用盆栽试验研究了全生物降解地膜原料颗粒种类（H、 S和X）和用量(2.5、 10和40 g·kg^-1)对土壤理化性质、生物学性质及植物生长和养分吸收转运的影响.结果表明,3种全生物降解地膜原料颗粒显著提高土壤pH,但对土壤有机质含量影响不显著,H地膜颗粒中高用量和S地膜颗粒低中用量时对土壤硝化作用及土壤氮的有效性有积极作用,而X地膜颗粒则表现为抑制作用;H地膜颗粒使土壤有效磷含量提高,S和X无显著影响;X地膜颗粒使土壤有效钾含量提高,S和H无显著影响. 3种全生物降解地膜颗粒对土壤酶活性的影响因地膜种类、用量和酶的类型的不同而异,随着地膜颗粒用量提高,3种土壤酶活性均呈现下降趋势.对小麦（Triticum aestivum L.）生长而言,除低中用量的S处理外,其余处理均抑制小麦的生长,其中X地膜颗粒对小麦根、茎叶和籽粒生物量抑制作用最大且随地膜颗粒用量提高小麦生物量抑制效果越明显.对小麦养分而言,在地膜颗粒低用量时促进氮吸收、高用...     

低密度聚乙烯微塑料对空心菜生长和生理特征的影响

土壤中微塑料污染及其毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对农作物生长和生理的影响机制研究仍相对匮乏.为探讨微塑料对农作物生长和生理生化的影响,选用不同质量分数(0%、 0.2%、 5%和10%)的低密度聚乙烯(LDPE MPs)进行盆栽试验,研究了其对柳叶空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)种子发芽率、光合色素含量、生物量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白和可溶性糖含量等的影响效应.结果表明,LDPE MPs显著抑制了(P<0.05)空心菜种子活力,且质量分数越高抑制效果越显著.然而,5%LDPE MPs显著促进空心菜地上生物量;0.2%LDPE MPs显著促进空心菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,而10%LDPE MPs则显著提高了过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性;丙二醛(MDA)含量随LDPE MPs质量分数的增加呈梯度式下降,较对照处理降低了15.53%～27.39%.LDPE MPs显著提高了空心菜叶片可溶性糖含量.综上可知,LDPE MPs可抑制空心菜种子活力,但会促进其生物量累积;空心菜可通过调节抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量来缓解LDPE MP...     

不同聚合物类型微塑料浸出液的表征及其对生菜种子萌发的影响

土壤中微塑料积累可影响植物种子萌发与生长,但其物质溶出对植物造成的化学风险尚不明确.为探究微塑料浸出液对生菜（Lactuca sativa L.）的毒性效应,以聚酰胺（PA）和聚乙烯（PE）制备的微塑料纤维为对象,考察不同浸提温度（25℃和50℃）下两种微塑料浸出液中可溶性有机碳、氮（DOC和DON）溶出情况及紫外光谱学参数变化,并开展种子发芽试验.结果表明,聚酰胺微塑料PA在浸出液中DOC和DON的溶出量远高于聚乙烯微塑料PE,且DOC和DON浓度随着浸提温度的提高而增加.微塑料的聚合物类型显著影响了浸出液的芳香性、疏水性组分含量及分子量等参数,而浸提温度则无显著性影响.与对照组相比,微塑料浸出液均降低了生菜种子的发芽势、发芽指数和活力指数等指标,而对株高、根长、鲜重和干重等农艺特征指标影响较小.同时,微塑料浸出液造成了部分种子胚根和子叶的发育异常.研究表明微塑料浸出的物质对生菜种子萌发过程具有一定的干扰作用,需着重考虑微塑料对土壤-植物系统产生的化学风险.     

离子类型、强度和铁氧化物影响下微塑料的迁移行为及模型计算

土壤中的微塑料（MPs）作为一种新型污染物而被广泛关注,其迁移行为受到自身理化性质、土壤溶液化学组成和土壤矿物等因素的影响.目前,铁氧化物存在时,离子类型和离子强度对MPs迁移行为的影响机制尚不明确.通过稳定性实验和迁移实验,重点考察了离子类型、离子强度和铁氧化物对带有不同官能团聚苯乙烯微塑料（PSMPs）迁移行为的影响,并用胶体迁移模型、CD-MUSIC模型及DLVO理论探讨其迁移机制.结果表明,PSMPs在NaH₂PO₄背景下的稳定性最强,标准化浓度（c/c₀）达到0.99,而在CaCl₂背景下的稳定性相对弱,c/c₀降低至0.94.不同离子种类对PSMPs的迁移行为产生不同影响,对于阳离子Na⁺和Ca²⁺,二价Ca离子有架桥作用和较强的电荷中和作用,更能阻滞PSMPs在石英砂中的迁移,出水溶液中PSMPs回收率低至（43.83±1.71）%且第二动力学位点上的一级保留系数k_2a为1.54 min^-1,铁氧化物会进一步加剧阻滞作用,回收率降低为（6.04±0.40）%且k_2a升高为5.33 min^-1;对于阴离子Cl^-和PO₄^3-,PSMPs在纯石英砂柱中的迁移主要受其自身表面电负性的控制,Cl^-离子下PSMPs电负性更低,回收率升高［（92.95±0.63）%］且k_2a降低（0.19 min^-1）,而当铁氧化物存在时,PSMPs的迁移则受控于载铁石英砂表面的Zeta电位.CD-MUSIC模型计算结果显示PO₄^3-容易吸附在铁氧化物表面形成内圈络合物,降低载铁石英砂表面的电负性,因此PSMPs在PO₄^3-背景下的回收率升高［（76.22±1.39）%］且k_2a降低（0.66 min^-1）;同时,该内圈络合物的形态受PO₄^3-浓度的控制且不同形态的内圈络合物具有不同的表面负电荷数,因此高PO₄^3-浓度下载铁石英砂表面电负性反而高,不利于PSMPs迁移.此外,PSMPs的迁移均随着离子强度的增加而降低.最后,DLVO理论计算出不同条件下PSMPs和介质间的一级势垒变化趋势与PSMPs的迁移能力一致,即较高的一级势垒表明PSMPs和介质间较大的相互斥力有利于PSMPs的迁移,可以更好地阐明PSMPs的迁移行为.     

紫外老化微塑料衍生DOM理化特性及其与磺胺嘧啶、铜的络合机制

微塑料在老化过程中所释放的溶解性有机质(MPDOM)可与有机污染物、重金属等污染物发生络合反应,影响污染物的迁移转化.选取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚苯乙烯(PS)两种微塑料,利用荧光猝灭法及多种光谱分析技术和方法,同时结合Ryan-Weber模型,探究了MPDOM的光谱特性以及MPDOM与磺胺嘧啶(SDZ)、铜离子(Cu²⁺)的络合机制.紫外-可见吸收光谱分析结果表明,老化后两种MPDOM的相对分子量减小、芳香性及腐殖化程度增加,芳环上的羧基、羰基、羟基及酯类取代基增多.MPDOM与SDZ、 Cu²⁺的荧光猝灭均属于静态猝灭,猝灭后两种MPDOM的芳香性和腐殖化程度相近,相对分子质量相当.三维荧光光谱结合平行因子分析法共鉴定出两种类腐殖质组分和一种类蛋白质组分.同步荧光光谱分析结果表明,两种MPDOM均以类蛋白组分优先与SDZ发生反应,与Cu²⁺反应时更为敏感.结合Ryan-Weber模型可知,两种猝灭体系均以类腐殖质组分与PET-DOM的结合能力更高,但总体来说SDZ猝灭体系中MPDOM的结合能力要强于Cu