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西北研究院在土壤微塑料研究中取得進展

2021-03-31 西北生態環境資源研究院
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  微塑料(小于5 mm的塑料)對環境的污染已成為全球性挑戰,可能對生物群和人類健康構成威脅。陸地是塑料生產的源頭,也是重要的匯集區。越來越多的研究表明微塑料在土壤中普遍存在。然而,當前研究主要集中在水生環境中,關于陸生生態系統中塑料的來源、遷移和生態風險知之甚少。中國科學院西北生態環境資源研究院研究員康世昌團隊及其合作者,全面評估了土壤中微塑料的分布及其對生態系統的影響,并展望了未來的研究工作。

  微塑料在全球土壤基質中普遍存在(圖1),然而,復雜基質中提取固體顆粒的固有技術難度和分析技術不一致性限制了土壤微塑料研究的發展。特別是在非洲、南美和大洋洲,微塑料在土壤環境中的賦存和分布研究較少。針對分析技術的不一致性,在綜合評述現有分析技術的基礎上,研究提出了土壤微塑料建議分析方案(圖2)。微塑料的形態特征直接關系到其環境行為和效應,研究發現,由PE和PP的纖維狀和碎片狀的小粒徑微塑料在土壤環境中最為常見(圖3)。對比水生環境(河流、海洋)與土壤環境中的微塑料特征發現,水生環境和土壤環境中的微塑料存在一定相似性,表明陸地環境與水生環境微塑料的來源存在一定相似性,且二者存在微塑料的交換。

  土壤既是微塑料的“源”,也是微塑料的“匯”。數量巨大但又不易察覺的微塑料源源不斷地向土壤輸送微塑,導致土壤中的微塑料積累。塑料垃圾、農用地膜殘留、污泥和有機肥的施用、大氣沉降和灌溉均會造成土壤微塑料污染(圖4)。匯總現有的研究成果還發現,微塑料可以通過影響土壤pH值、土壤結構、土壤肥力和養分、土壤微生物和持水能力等生物物理性質影響土壤的健康和功能。作為土壤中的小顆粒,微塑料可以被植物吸收,對植物的發芽、生長產生一定影響,但其影響與微塑料的粒徑、形狀和聚合物類型密切相關。此外,微塑料在土壤生物中的食物鏈的傳輸已得到證實,微塑料中的有毒添加劑和表面富集的污染物均為微塑料生態風險的關鍵因素。此外,土壤環境中微塑料的排放估算和預測、微塑料-“碳”儲存,土壤微塑料分布影響因素、遷移機制,以及富集過程需進一步探索。

  該研究深化了對土壤環境中微塑料的認識,為土壤微塑料回收、控制和減少提供有益參考。相關研究成果以Microplastics in soil: A review on methods, occurrence, sources, and potential risk為題,發表在Science of the Total Environment上。西北研究院博士生楊玲為論文第一作者,副研究員張玉蘭為論文通訊作者。研究成果得到國家自然科學基金、第二次青藏高原綜合科學考察研究項目、國家重點研發項目、西部之光以及冰凍圈國家重點實驗室自主課題等的聯合資助。

  論文鏈接 

  圖1.全球土壤微塑料研究點分布和污染濃度

  圖2.土壤微塑料建議分析方案

  圖3.土壤微塑料形狀、顏色、粒徑及化學組分特征總結

  圖4.土壤微塑料的來源

打印 責任編輯:閻芳

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