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.     

黄土高原土地利用方式对微塑料丰度和形态分布的影响

微塑料作为一种新型污染物,受到了国内外研究的广泛关注.黄土高原作为我国主要农业产区之一,不同土地利用方式对土壤中微塑料丰度和形态分布的影响尚不清楚.采集了黄土高塬沟壑区王东沟流域内耕地、苹果园和垃圾场这3种不同土地利用方式下的土壤,采用改良的密度离心法对微塑料进行分离提取,并使用激光红外成像系统对土壤中微塑料的丰度、组成以及形态特征进行分析鉴定.结果表明,王东沟流域土壤微塑料的平均丰度为4715 n·kg^-1,主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）和醇酸树脂（ALK）等类型组成,分别占30.39%、29.58%和8.42%;超过80%的微塑料为碎片状,且超过60%的微塑料粒径≤50 μm.不同土地利用方式下的微塑料平均丰度差异明显,呈现耕地土壤（7550 n·kg^-1）>苹果园土壤（3440 n·kg^-1）>垃圾场土壤（2283 n·kg^-1）的趋势.苹果园土壤微塑料的平均面积及宽度、高度、偏心度和圆度等形态特征与耕地和垃圾场土壤的微塑料均存在显著差异.     

鄱阳湖流域水葫芦(Eichhornia crassipes)对水体微塑料的吸附截留效应

微塑料是环境中的新型污染物,随着人们对微塑料污染的认识,微塑料在河流和湖泊等淡水湿地环境中的迁移问题受到普遍关注.中国内陆最大淡水湖鄱阳湖湿地受五河流域及其地表径流的影响,湿地水环境中的微塑料污染问题也不容忽视.为了解鄱阳湖各流域水体中微塑料的分布现状及水生植物对微塑料的吸附截留效应,选择鄱阳湖流域的赣江、信江、抚河、修水和饶河这五河水系入湖段为研究区,以各流域水体及其普遍存在的漂浮植物水葫芦（Eichhornia crassipes）为研究对象,分析鄱阳湖五河流域水葫芦对水体微塑料的吸附截留特征,探讨水生植物对水体环境中的微塑料是否具有吸附或截留效应,阐明水葫芦对微塑料的吸附与水体赋存微塑料的相关性,解析微塑料在湿地环境中的迁移特性,为鄱阳湖湿地环境中微塑料的管控及污染治理提供一定的理论基础与依据.在鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的五河水系入湖区和湖口出湖区共设置18个采样点,分别采集水表漂浮的水葫芦整株样品和水深约1 m处的水样,采用HNO₃（65%）-H₂ O₂（30%）混合试剂消解水样后抽滤分离水体及水葫芦体表微塑料;采用显微鉴定方法观察微塑料的颜色、粒径和形态等特征,采用Nano Measurer 1.2软件统计各流域水体和水葫芦体表中分离出的微塑料丰度;采用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪鉴定不同形态微塑料的聚合物成分.鄱阳湖流域各水体微塑料丰度处于中度偏高水平,丰度范围为65.5~353 n ·L^-1,且以0~0.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,占各流域水体中微塑料的80%以上;各流域水葫芦截留或吸附的微塑料丰度范围为36~204 n ·kg^-1,且以0~1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,所占比例达80%以上;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度含量与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间呈显著相关,水葫芦对水体中占比较高的小粒径微塑料具有明显的吸附效应.鄱阳湖五河流域水体微塑料的聚合物成分以聚乙烯和聚苯乙烯为主体;各流域水体微塑料的丰度处于较高水平,以0~0.5 mm的小粒径微塑料为主,对水体生物及水环境易构成生态风险.各流域水葫芦对水体微塑料具有显著的吸附效应,且以吸附0~1.5 mm的小粒径微塑料为主;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度值与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间存在显著相关性;水葫芦对水体中的小粒径微塑料具有较强的吸附效应,可为水生植物吸附或截留水体环境中的微塑料提供一定的参考依据.     

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.     

老化前后轮胎磨损微粒与聚氯乙烯微粒对抗生素的吸附-解吸行为

近年来,微塑料（microplastics,MPs）作为一类新型污染物,广泛存在于水环境中而备受关注.与典型微塑料（PVC、PP、PE和PS）相比,轮胎磨损微粒（tire wear particles,TWP）在组成成分、添加剂种类和理化特性上存在显著差异.为深入比较TWP与典型MPs对有机污染物吸附-解吸行为的不同.以TWP和PVC微粒为目标MPs,土霉素（OTC）和磺胺甲唑（SMZ）为目标污染物,研究了TWP及PVC微粒老化前后对有机污染物的吸附-解吸特性,这对正确认识MPs潜在的水环境生态风险具有重要意义.结果表明,TWP及PVC在紫外线老化过程中,均表现为颗粒表面出现裂纹、凹坑和凸起,比表面积增大,含氧官能团强度增加,亲水性增强等现象.老化前后TWP及PVC的吸附模式均表现为表面吸附和液膜扩散两个阶段,其中TWP对Freundlich模型的拟合性较好,属于多层吸附;而PVC对Langmuir模型的拟合性较好,属于单层吸附.TWP对SMZ和OTC的载体能力均强于PVC,其中新制TWP与PVC对OTC的最大吸附量分别可达到5.14 mg·g^-1和1.38 mg·g^-1;而老化后TWP和PVC对OTC的最大吸附量分别增加至5.82 mg·g^-1和2.13 mg·g^-1,要大于老化前.解吸实验中,老化后TWP及PVC对抗生素的解吸量均高于老化前,而解吸率却随之降低.在同种解吸液中,老化前后TWP对抗生素的解吸量均高于PVC.而在模拟肠液环境下老化前后TWP及PVC对抗生素的解吸量均要高于在超纯水环境下.     

不同老化条件对聚酰胺6微塑料吸附磺胺噻唑的影响

聚酰胺类微塑料(PA-MPs)和磺胺类抗生素(SAs)均为新兴污染物且已广泛检出,其中聚酰胺6微塑料由常用的聚酰胺6塑料产生,磺胺噻唑(ST)是典型的SAs.由于微塑料在环境暴露中普遍易老化,因此探究了聚酰胺6微塑料在未老化、紫外老化、紫外和H2 O2老化(分别记为PA6、PA6-UV、PA6-UV+H2 O2)下对S...     

基于显微拉曼面扫的小尺寸微塑料检测方法

由于检测方法的限制,小尺寸（<50 μm）微塑料的检测研究较少.提出一种无须挑选、能够较为准确高效识别小尺寸微塑料的方法.筛选出2种合适的过滤膜作为分离和分析微塑料所用基底,使用显微拉曼光谱的面扫模式对5种常见的微塑料进行定性和定量检测.结果表明,该方法能够将最小粒径为1μm的小尺寸微塑料从滤膜背景上识别出来,并作伪彩色图直观显示微塑料的尺寸、形状和种类.以石英砂颗粒模拟环境样品中的杂质,该方法也可排除杂质的影响,准确定位微塑料.在3种浓度梯度下,不同粒径（5~50μm）的聚苯乙烯微塑料回收率为33.3%~79.0%.