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.     

渭河流域关中段河水和沉积物中微塑料的污染特征对比研究

微塑料作为一种新兴污染物,广泛存在于全球多种环境介质中.本研究选择渭河流域关中段作为研究对象,借助体视显微镜和拉曼光谱仪对河水和沉积物中微塑料的污染状况进行表征.结果表明,河水及沉积物中微塑料丰度分别为2960～10320粒·m^-3和4.774×10⁵～6.163×10⁶粒·m^-3.沉积物中微塑料丰度约为河水中的500倍,表明沉积物是河流微塑料的“汇”.河水和沉积物中均以小粒径微塑料(<0.5 mm)为主,且小粒径微塑料在沉积物中的占比约为河水中的1.5倍.纤维和碎片是河流和沉积物中微塑料常见的形状,且河水中纤维状微塑料占比较沉积物中高.河水中微塑料以有色和白色为主,而沉积物中以透明微塑料为主.经拉曼光谱仪鉴定,河水中检出聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯,而沉积物中仅检出聚丙烯和聚乙烯.沉积物中微塑料可能经过了长期的环境作用(风化、氧化、磨损),人类生产和生活中广泛使用的塑料制品是渭河流域关中段的主要来源.微塑料丰度与沉积物颗粒大小及沉积物在水下的沉积体积相关.     

青岛近岸表层海水和潮滩沉积物中微塑料的分布及其影响因素

微塑料（<5 mm）是一种备受关注的新兴污染物.目前微塑料在山东近岸的分布规律和影响因素尚不明确.本文选取青岛市红岛水产养殖区海域、李村河口附近海域、团岛污水处理厂海域、麦岛沙滩附近海域的表层海水和潮滩沉积物为研究对象,通过现场采样、密度浮选分离、显微镜观察、傅里叶红外测定等方法,揭示青岛近岸表层海水和潮滩沉积物中微塑料的分布规律及其影响因素.结果表明,4个区域表层海水中微塑料丰度从小到大为麦岛（1439个·m^-3）<李村河口（7209个·m^-3）<团岛（12785个·m^-3）<红岛（16869个·m^-3）,潮滩沉积物中微塑料的丰度从小到大为麦岛（1517个·m^-2）<团岛（1794个·m^-2）<红岛（2244个·m^-2）<李村河口（2789个·m^-2）.分析表明,青岛近岸小粒径微塑料（<1 mm）的含量最多;白色是青岛近岸微塑料的主要颜色;纤维在海水和潮滩沉积物中的含量最高,分别占海水和沉积物中微塑料的62.76%和59.92%;表层海水中聚对苯二甲酸乙二醇酯类塑料的比例最大,主要来自于海洋渔业和海洋运输业,潮滩沉积物中聚丙烯的比例最大,主要来自水产养殖业和旅游业.不同采样区域的主要人类活动的种类和强度不同,影响了微塑料的丰度和种类;不同环境介质（海水、潮滩沉积物）的自然条件不同（紫外线照射时间和强度、风化作用等）,影响了微塑料的颜色、粒径、形状和分布规律.     

Quantitative analysis of microplastics in coastal tidal-flat reclamation in Dongtai,China

• Reclamation projects are important disturbances on microplastic risk in coasts. • Tidal-flat reclamation area is a large storage medium for sedimentary microplastics. • Aging and distribution features of soil microplastics show spatial heterogeneity. • Coastal weathered engineering geotextiles are a significant threat to marine health. Coastal tidal flats have received considerable attention in recent years, as they provide a direct channel for the discharge of terrestrial microplastics into the ocean. Land reclamation is occurring increasingly frequently in coastal tidal-flats; however, the environmental impacts of these activities remain unclear. Therefore, this pioneering study assessed the microplastic emission characteristics of reclamation geotextiles and performed a risk assessment accordingly. Morphological characterization of geotextile samples collected from five sites in Dongtai, China, provided evidence of sedimentary weathering. Based on several assumptions, the average abundance of microplastics in soil covered by geotextiles was estimated to reach 349±137 particles/kg dry weight, with the total microplastic load in the reclaimed area estimated to be 20.67±8.06 t. Compared with previous studies, this research demonstrates that coastal reclamation areas store a high concentration of microplastics, aggravating marine microplastic pollution. Moreover, conditional fragmentation model results revealed that the weathering and distribution characteristics of soil microplastics in coastal tidal-flat areas exhibit spatial heterogeneity, being more easily affected by natural factors (such as tides) than those in inland areas. As a result of tides, the annual discharge of geotextile-originating microplastics from the studied areas into the ocean was approximately 2465.52±960.77 t. These findings prove that the risks posed by engineering-microplastics are significant, indicating that further investigations are required on the precise laws of transfer and migration, as well as the toxicity mechanisms, in order to improve analytical techniques and policies in this field.     

鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属污染物的赋存关系

重金属是环境中的典型污染物,而微塑料是新型污染物,两者的共存可导致复合污染而存在潜在的生态风险.为探讨鄱阳湖湿地环境中微塑料与重金属的赋存关系,对鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属(Cu、Cd、Pb、Zn和Cr)的含量及其形态特征进行分析.结果表明,沉积物干物质中微塑料丰度范围为356～1 452 n·kg^-1,平均丰度值达982. 33 n·kg^-1;通过显微鉴定微塑料形态有碎片类、纤维类和薄膜类,以碎片类为主(48. 23%);而颜色主要以彩色为主;粒径以≤1. 00mm为主;聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP).电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)发现,微塑料表面具粗糙、多孔、裂痕和撕裂的特征,并附着多种重金属元素.5种重金属在湿地沉积物中均有不同程度积累,冗余分析表明,沉积物主要理化因素(TOC、pH、EC及粒径)及微塑料赋存对重金属的总含量均有显著影响(P <0. 05);方差分解分析(VPA)显示,理化因素和微塑料对重金属有效态的贡献率分别为37. 70%和0. 70%,但两者的协同...     

内蒙古河套灌区排水干沟微塑料赋存特征及质量估算

陆地径流中微塑料污染因其与人类联系更紧密已越来越受到人们的广泛关注,为分析内蒙古河套灌区排水干沟和总排水干沟微塑料的赋存特征并对其质量进行估算,通过现场采样、密度悬浮法分离、显微镜观察、傅里叶红外光谱测定和比例流量法等,鉴定了河套灌区排水干沟和总排水干沟水体和沉积物中微塑料的丰度分布、形状、颜色、粒径和化学成分,并估算了总排水干沟日输送微塑料的质量.结果表明,河套灌区排水干沟和总排水干沟水体中微塑料丰度值范围为2 880～11 200 n·m^-3,沉积物中微塑料丰度值范围为100～292 n·kg^-1;纤维状为最常见的微塑料形态,分别占据水体和沉积物的34.98%～70.39%和42.24%～58.56%;微塑料颜色以透明为主,分别占据水体和沉积物的46.43%～61.51%和40.41%～57.44%;微塑料粒径以<0.5 mm粒径最多,分别占据水体和沉积物微塑料的46.43%～61.51%和43.27%～54.79%;利用傅里叶红外光谱得出聚乙烯是最常见的类型(43%),其次是聚苯乙烯(34%)和聚丙烯(16%);通过估算得出河套灌...     

城市河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状与污染行为

河流是微塑料从陆地向海洋传输的关键路径,在近年来得到了越来越多的研究重视.但实际上,目前关于城市不同区域河道表层水及沉积物中微塑料的污染现状及污染行为研究仍十分有限,相关问题依然不甚清晰.本文以上海市中心城区及郊区城镇区域的8条河道作为研究对象,共采集16个河道表层水及沉积物样品,采用高速摄像仪和傅立叶红外变换光谱仪鉴定样品中微塑料的丰度、尺寸、颜色、形状和类型等特征.结果表明,上海市城市河道表层水中微塑料的平均丰度为(7.5±2.8)个·L^-1,而沉积物中微塑料的平均丰度(以湿重计)则达到了(1 575.5±758.4)个·kg^-1.微塑料尺寸越小丰度越高.其中,低于500μm、纤维状、透明色和聚酯类的微塑料始终在上海市城市河道中占据主导地位,但沉积物中的微塑料分布更具多样性.相对于国内外其他城市河道中的微塑料污染,上海市城市河道中的微塑料污染较为严重.不同城市河道中,微塑料的形状和聚合物类型分布受到来源(主要为洗衣废水、个人护理产品和塑料废弃物等)、水动力学条件和本身理化性质等各种因素的较大影响.还进一步讨论了城市河道中微塑料的污染行为(...     

微塑料对水中铜离子和四环素的吸附行为

微塑料作为载体可与水中重金属、抗生素结合进而形成复合污染,这改变了污染物原有的环境行为与危害性.微塑料与重金属及抗生素间的作用途径与机制是评价其环境风险及毒理学机制的前提.目前有关微塑料与重金属及抗生素间的相互作用机制尚不清晰.以高密度聚乙烯(HDPE)和通用级聚苯乙烯(GPPS)颗粒作为代表,研究了微塑料在单一体系和复合体系中对Cu²⁺和四环素的吸附行为,并就相关机制进行了探讨.结果表明,单一体系中,GPPS和HDPE分别对TC和Cu²⁺表现出更大的平衡吸附量;复合体系中,GPPS对Cu²⁺和TC的平衡吸附量均大于HDPE,且2种微塑料的吸附能力均较单一体系有所提高.准二级动力学模型对微塑料吸附过程的描述更为合理,吸附过程可划分为表面吸附和孔内扩散2个阶段.Langmuir等温吸附模型较Freundlich等温吸附模型更符合实验情形.单一体系中,GPPS和HDPE对Cu²⁺和TC的饱和吸附量分别为0.178、 0.257、 0.334和0.194μmol·g^-1,而在复合体系...     

微塑料对河水抗生素抗性基因的影响

微塑料和抗生素抗性基因都是环境中的新型污染物,两者的复合污染引发了一定的生态环境风险,成为近年的研究热点.本文采集了城市郊区河水,添加不易降解微塑料(聚氯乙烯,PVC)和水溶性微塑料(聚乙烯醇,PVA)进行曝气培养实验,采用高通量定量PCR技术,研究微塑料对河水抗生素抗性基因的影响.结果表明,空白对照河水、添加PVC的河水和添加PVA的河水抗性基因种类数分别为71、 87和95种,微塑料的存在显著增加了河水抗生素抗性基因种类,进而可能增加河流生态风险;曝气培养的河水中抗性基因的种类数和丰度有所减少,但是相对于空白对照组(2.8×10⁹ copies·L^-1),添加具有水溶性的微塑料仍能显著增加河水抗性基因丰度(8.1×10⁹ copies·L^-1),并且抗生素抗性基因丰度与可移动遗传元件呈显著正相关关系,说明可移动遗传元件可能通过基因横向转移机制影响抗生素抗性基因的赋存与演变.     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.