微塑料通過長期(qī)的農用地膜殘留、有機肥和汙泥的施用(yòng)、地表水灌溉和大(dà)氣沉(chén)降等(děng)方(fāng)式進(jìn)入土壤環境。在我國上海城郊淺表層(0~3 cm)和(hé)深表層(céng)(3~6cm)土壤中,分別發現粒徑為20~5 mm的微塑(sù)料豐度達到78.00個·kg-1土和(hé)62.50個·kg-1土,而粒徑為(wéi)5~2cm的塑(sù)料豐度達到6.75個·kg-1土和(hé)3.25個·kg-1土,且有48.79% 和59.81% 的塑料粒徑小於1 mm。在滇池周邊的農田(tián)和河岸森林土壤中也發現微塑料豐度(dù)達7100~42 960個·kg-1土(平均18 760個·kg-1土),且95% 的(de)微塑料粒(lì)徑在0.05~1 mm 之間。在歐洲農田中,汙泥施用使得土壤中(zhōng)微塑料顆粒達到1000~4000個·kg-1土。在澳大利亞悉尼工業區土壤中微塑料含量高達0.03%~6.7%。這些(xiē)進入土壤中的微塑料,在長期的風化作(zuò)用、紫外照射及其與土(tǔ)壤(rǎng)中其他組分的相互作用下(xià),表麵逐步(bù)老化、粗糙,顆粒或碎片裂解,粒徑變小,比表麵積增大,吸附位點增加,表麵官能團增多,疏水性增強,辛醇/水分配係數升高,在土壤(rǎng)pH、鹽(yán)度、有機質和離子交(jiāo)換等(děng)複雜因素的(de)調(diào)控下,對土壤中重金屬和多環芳烴、多氯聯(lián)苯、農藥、抗生素等有機汙染物的吸附(fù)能力顯著增強,從而改變(biàn)土壤的理化性質(zhì),影響土壤生態係統健康。
微塑料進(jìn)入(rù)土(tǔ)壤(rǎng)可以影(yǐng)響(xiǎng)土壤的結構及其他物理性質。de Souza Machado 等研究(jiū)發現,在環境相關濃度下,微塑料可以影響土壤容重(chóng)、水力特征以及(jí)團(tuán)聚體的變化。此外(wài),不同微塑(sù)料的影響存(cún)在較大差異,如聚酯顯(xiǎn)著降低土壤水穩性團聚體,而聚乙烯則可(kě)以(yǐ)顯著提高土壤(rǎng)水穩性(xìng)團聚體(tǐ)的量(liàng)。一項雲南的野(yě)外調查研(yán)究發現,70%以上的微塑料顆粒和(hé)土壤團聚體相結合,特別是和微團聚體結合。但是目前還缺乏有關塑料汙染與土壤團聚體相(xiàng)互作用的長(zhǎng)期和原位研究,因(yīn)此尚無法判斷塑料汙染對土壤水分運(yùn)移和水土保持的影響。
微塑料對重金屬的吸附
近年來,一些研(yán)究(jiū)已經證明:微塑料進入土壤環境會與重金屬(shǔ)發生地球化學作用。耕地、林地是(shì)農用地膜使用和施肥灌溉的主要區域,Hodson等研究(jiū)了高密度聚乙烯對農林(lín)用地土壤中Zn2+的吸附行(háng)為,他們發現,在含有更加豐富(fù)的(de)有機質(zhì)林地土壤中,高密度聚乙烯對Zn2+的吸附能力更強,且吸附行(háng)為符合Langmuir 和Freundlich 方程。土壤中微塑料的老化對其吸附重金屬也有顯著的影(yǐng)響,Nicole等將高密度聚乙烯、聚(jù)氯(lǜ)乙烯和聚苯(běn)乙烯(微(wēi)米級的再生塑料顆粒)暴露在人工(gōng)老化條(tiáo)件(2000 h;光氧化和熱氧化)下模擬它們在(zài)戶外的老化過程後,用柱滲濾試驗研究(jiū)發現了微塑料老化不僅明顯增加了其對TOC、Cl、Ca、Cu、Zn的吸(xī)附(fù),而且也減弱了重(chóng)金屬的解吸和釋放作用,表明老化的(de)微塑料對重金屬具備更強的固定(dìng)能力。Turner等利用新鮮和老化的微塑料小球吸附痕量金屬的研究也表明,金屬對老化塑料(liào)具備更強的親和力。此外,土壤中的官能團吸附到微塑料表麵(miàn),可能對其(qí)吸附重金屬(shǔ)有一定影響,Kim 等對官能團包被的聚苯乙烯吸(xī)附(fù)Ni的研究表明,官能團改變微塑料和重金屬表麵的疏水性,從而影響其對重金屬的(de)吸附。因此,微塑料一旦進入土壤且被風(fēng)化老化,在土壤複(fù)雜(zá)環境的(de)影響下,其將成為(wéi)重金屬的有效載體固定在土壤環境中,可能損害土壤生態係統健康。
微塑料對(duì)有(yǒu)機汙染物的吸附
多環芳烴、多氯聯苯、殺蟲劑(jì)、除草劑和抗生素等有(yǒu)機汙染物是影響土壤生態係統健康(kāng)的另一類重要因素。近年來,學者們普(pǔ)遍認為(wéi)微(wēi)塑料在環境中扮演(yǎn)著汙染物遷移載體的角色。Heskett等對太平洋、大西洋、印(yìn)度洋(yáng)和加勒比海區域的孤島微塑料吸附(fù)有機汙染物的研(yán)究發現,即使是不同環境背(bèi)景濃度的PCBs、DDTs、HCHs也可被微塑料吸附。汙染物的疏水性直接影響其在(zài)微塑料表麵的吸附,Hüffer等研究了4種微塑料(PE、PA、PS和PVC)對7種脂肪族和芳香族有機(jī)物(wù)的吸附作(zuò)用,他們發現PE的吸附主要在於固液(yè)相的分配平衡,而PA、PS 和PVC 對有機汙染物的吸(xī)附以表麵吸附為主導,並發現微塑料的吸附能力與汙染物的疏水性緊密相關(guān),揭示了(le)疏(shū)水作用是影響微塑料吸附性的主要因(yīn)素。Sven 等在pH=4、7、10的(de)條件下,用(yòng)兩種微(wēi)塑料顆粒(聚乙烯和(hé)聚苯乙烯)吸附19種不同(tóng)的(de)汙染物(農藥、藥(yào)品和個人護理產品),結果也證明相比於中性物質,疏水(shuǐ)化合物更易(yì)於吸附到塑料顆粒。環境中微塑料的老化風化對有機汙染(rǎn)物的吸附也有很重要的影響,Zhang等將環境中風化老化的發泡聚苯(běn)乙烯作為吸附(fù)劑對土黴素的吸附進(jìn)行研究發現,相比於新鮮塑料,環(huán)境中(zhōng)發泡微(wēi)塑料對抗生素的吸附能力更易受(shòu)pH的影響,有機質的存在影(yǐng)響抗生(shēng)素(sù)與微塑料之間的靜電作用,並且能夠調(diào)控兩者的吸附。此外,氫鍵和多 陽(yáng)離子橋接(jiē)、π-π作用對微塑料吸附抗生素具有重要的調控能(néng)力。綜上,土壤中的有機汙染(rǎn)物會被微塑料所吸附,並且複雜的土壤環境條件對微塑料的吸附具有很強的調控能(néng)力。
微塑料對微生(shēng)物的吸附
微(wēi)生物對土(tǔ)壤生態係統健康至關重要。隨著研究的逐(zhú)步(bù)深入,人們開始擔憂微塑料可能成為致病菌等有(yǒu)害微生(shēng)物的(de)運輸載體,影響土壤生態係統健康。已有研究(jiū)表明,微塑料可為微生物提供吸附位(wèi)點,使其長期吸附在微塑料表麵,形成生物膜,影響土壤微(wēi)生物(wù)的(de)生(shēng)態(tài)功能。而且,伴隨微塑料的遷(qiān)移,微生物會擴散到其他生(shēng)態係統,改(gǎi)變生態係統(tǒng)的菌群和功能。Oberbeckmann等研究了不同環境條件(包括營(yíng)養水平(píng))對聚苯乙烯(xī)、聚乙烯表麵細菌群落的(de)組成和特異性的(de)影響,發現雖然大部分致病菌沒有被微塑(sù)料吸附,但表明了汙水處(chù)理廠中微塑料是抗生素抗性(xìng)基因水平轉移的載體。但總體來說,目前關於土壤(rǎng)中微塑料對微生(shēng)物的(de)吸附和微生物在微塑料表麵生長的研究還很少(shǎo),有待(dài)進一步拓展和深入。
資(zī)料來源:中塑在線
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