微塑料是難以降解的污染物，可作為眾多污染物的載體，在土壤中極易與其他污染物發(fā)生復(fù)合效應(yīng)，對(duì)土壤產(chǎn)生不利影響。本文系統(tǒng)分析了聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)六種微塑料與重金屬、持久性有機(jī)污染物和抗生素在土壤中的相互作用及其影響因素。在土壤介質(zhì)中，微塑料與重金屬的作用受微塑料比表面積、老化程度、極性以及土壤中H+、低分子酸的影響;微塑料與持久性污染物的作用受微塑料疏水性、橡膠域豐度、污染物極性以及土壤有機(jī)質(zhì)的影響;微塑料與抗生素的作用受微塑料比表面積、極性以及土壤中的腐殖質(zhì)等物質(zhì)的影響。本論文將為闡明微塑料在土壤環(huán)境中與其他污染物的相互作用影響因素提供理論支撐。

原文節(jié)選

塑料制品在我們生活中無(wú)處不在。塑料制品通過(guò)自然降解過(guò)程會(huì)形成微塑料(Microplastics)，其一般定義為直徑<5mm的塑料顆粒。微塑料被廣泛應(yīng)用在個(gè)人護(hù)理用品中，目前在大氣、淡水、海洋和土壤中均發(fā)現(xiàn)了微塑料的存在。2018年的一項(xiàng)研究表明，陸地上的微塑料可能是海洋中的4~23倍。微塑料進(jìn)入土壤的途徑主要有施用有機(jī)肥、使用地膜、大氣沉降、污水灌溉等。

土壤中微塑料來(lái)源

環(huán)境中較為常見(jiàn)的微塑料主要有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)等，它們通常具有不同的顏色、質(zhì)地和尺寸等理化特性。

從加拿大安大略湖支流、海灘和海灘沉積物樣品中鑒定出的微塑料實(shí)物圖

常見(jiàn)的微塑料及其特性

在土壤介質(zhì)中，微塑料與重金屬、持久性有機(jī)污染物、抗生素的相互作用受到多種因素的影響。微塑料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如比表面積、極性以及表面官能團(tuán)等，都會(huì)對(duì)微塑料與這幾類(lèi)污染物的作用產(chǎn)生影響。

微塑料與污染物之間相互作用的主要機(jī)理

比表面積大的微塑料能吸附更多的污染物;極性微塑料相較于非極性微塑料可以吸附更多的重金屬、極性有機(jī)污染物;老化的微塑料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可以吸附更多的重金屬，但對(duì)微塑料與抗生素之間的相互作用影響不大;微塑料的疏水性有利于微塑料吸附更多的疏水性有機(jī)污染物，橡膠域豐度越大的微塑料可以吸附更多的有機(jī)污染物。

微塑料老化前后對(duì)污染物的吸附變化示意圖

(a)微塑料吸附重金屬;(b)土壤吸附重金屬;(c)土壤中微塑料吸附重金屬

吸附過(guò)程示意圖

土壤中的物質(zhì)也會(huì)對(duì)污染物相互作用產(chǎn)生影響，如土壤中的H+會(huì)與重金屬在微塑料表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，小分子有機(jī)酸會(huì)與重金屬形成絡(luò)合物;土壤中的有機(jī)質(zhì)會(huì)與持久性有機(jī)污染物發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附;土壤黏粒、有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)會(huì)與抗生素在微塑料表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。

(a)土壤中抗生素遷移;(b)土壤中微塑料促進(jìn)抗生素遷移

微塑料加速抗生素在土壤中遷移模型

微塑料給土壤系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)面影響已逐漸引起關(guān)注，但微塑料在土壤環(huán)境中與其他污染物的相互作用及影響機(jī)制的研究較少。未來(lái)關(guān)于微塑料與其他污染物相互作用的研究可以從以下幾個(gè)方面著手：

(1)制定土壤中微塑料分離和檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。微塑料廣泛存在于土壤中，土壤環(huán)境微塑料總量已超過(guò)水體環(huán)境微塑料。由于土壤環(huán)境較為復(fù)雜，目前分離和檢測(cè)土壤中微塑料的方法有限，導(dǎo)致研究進(jìn)展緩慢。學(xué)者們?cè)谘芯繒r(shí)會(huì)采用不同的方法，不利于后續(xù)研究。

(2)探究微塑料對(duì)污染物在土壤中遷移的影響。土壤中的有機(jī)質(zhì)及無(wú)機(jī)顆粒物會(huì)對(duì)污染物產(chǎn)生吸附，微塑料對(duì)土壤產(chǎn)生的稀釋作用在一定程度上減少了土壤對(duì)部分持續(xù)性有機(jī)污染物及抗生素的吸附，進(jìn)而加速污染物在土壤中的遷移，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害，但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于該主題的相關(guān)研究較少。

(3)探究微塑料吸附污染物在土壤中的復(fù)合效應(yīng)。微塑料對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。微塑料不僅會(huì)對(duì)土壤的理化性質(zhì)造成影響，還會(huì)危害土壤中的動(dòng)植物健康。微塑料在吸附了重金屬、抗生素、持久性污染物等物質(zhì)后，會(huì)與其產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，如抑制污染物的降解，降低土壤中生物多樣性，但對(duì)這方面研究甚少。