作者:寇诗棋,关卓,鲁旭阳,何杨,汪子微,张建强
卷期:《土壤》2024年第56卷第3期
塑料的广泛使用所引发的全球性环境问题不容小觑。陆地生态系统作为微塑料的主要汇集地,是污染控制的关键。
由于污染来源、地理因素和土壤理化性质差异会影响土壤中微塑料的污染输入量与迁移特征,最终导致微塑料在不同地区土壤中的丰度呈现出各自的分布特征。土壤微塑料赋存研究发现全球土壤、尤其我国农田土壤存在不同程度的微塑料污染。微塑料的赋存,在一定程度上影响土壤理化性质及陆地生态系统的微生物群落特征(如表)。
在土壤环境中,微塑料可通过淋滤、动物活动、根系生长等作用进行迁移,其中,淋滤对微塑料在土壤中的垂向迁移具有更明显的促进作用。微塑料在土壤中的迁移影响因素主要包括土壤环境因素、土壤自身理化特征、微塑料特性以及生物作用等。地表微塑料的迁移受风蚀及地表径流作用明显,而地下环境中,微塑料随地下径流迁移过程,土壤环境的pH、离子强度、有机质含量、土壤颗粒大小以及水动力因素等对迁移影响较大。
伴随农药施用、污水灌溉、污泥和废物填埋、污染物的泄漏等导致的有机污染物(如农药、多环芳烃、多氯联苯、二噁英、石油烃等)广泛在土壤环境中赋存与积累,土壤中的微塑料不可避免地会与共存污染物发生相互作用,进而影响污染物的环境归趋及生态毒理。有机污染物与微塑料在环境介质中发生相互作用(如图)包含:①有机化合物在水相和微塑料之间的分配过程中发生的疏水相互作用;②当微塑料与有机污染物均带电荷时,两者通过静电吸引或静电排斥可产生静电相互作用;③当微塑料具有羧基、酯羰基等含氧官能团时,其可作为质子供/受体与有机物发生的氢键相互作用;④对于含有苯环结构的微塑料,可结合含有双键或苯环结构的有机分子发生π-π相互作用;⑤微塑料与有机污染物分子之间亦可通过范德华力发生相互作用。由于微塑料与有机污染物以及环境介质的复杂性,以上作用力的主导作用不同,等温吸附曲线也不尽相同。微塑料与有机污染物的相互作用主要受环境因素、微塑料特征以及污染物特性的影响。
微塑料粒径小、比表面积大,可在环境介质中为有机物的吸附提供额外的吸附位点,因此常作为有机污染物的载体。同时,有机物通过氢键、π-π键和范德华力等与微塑料发生相互作用,也改变了微塑料的表面特性并影响微塑料在环境介质中的迁移归趋。在微塑料的迁移过程中,微塑料与污染物之间如发生不可逆吸附,有机污染物将与微塑料形成共聚体,跟随微塑料发生共迁移。与单一污染迁移相比,微塑料与有机污染物的共迁移行为则更为复杂,这与它们的浓度、物理化学特性及环境因素相关,由于相互作用的机理不同,对各自迁移的影响也有差异。
未来针对土壤中微塑料的研究方向应更多关注:土壤中微塑料的精准检测与标准化、土壤中微塑料迁移模型研究、微塑料老化对其环境行为的影响研究以及微塑料与共存污染物相互作用的影响研究。
表 土壤环境中微塑料的赋存特征
图 微塑料的来源、土壤中的迁移及对有机污染物的影响
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