亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        土壤微塑料污染及生態(tài)效應研究進展

        2018-06-28 10:45:24任欣偉唐景春
        關鍵詞:塑料顆粒塑料粒徑

        任欣偉 ,唐景春 ,2,3*,于 宸 ,何 娟

        (1.南開大學環(huán)境科學與工程學院,天津 300071;2.環(huán)境污染過程與基準教育部重點實驗室,天津 300071;3.天津市城市環(huán)境污染診斷與修復工程技術(shù)中心,天津 300071)

        微塑料(<5 mm)作為一種新型污染物近年來受到國內(nèi)外廣泛關注[1]。微塑料粒徑小、數(shù)量多、分布廣,易于為生物所吞食,在食物鏈中積累[2],且具有一定的吸附特性,可以將污染物或微生物吸附并富集于其表面[1]。目前大多數(shù)研究集中于海洋[3-9]、海岸帶潮灘[10-18]、河口[19-22]、湖泊[23-31]等水域生態(tài)系統(tǒng)。微塑料對海洋及淡水魚類、鳥類等有負面作用[32-34]。作為污染物的載體,微塑料被水生動物攝食后,可對其產(chǎn)生毒性效應,也可以通過食物鏈傳遞[4]。

        微塑料對土壤生態(tài)系統(tǒng)影響的研究較少,其原因可能包括以下幾方面:從研究方法角度看,相較于復雜多樣的土壤介質(zhì),海洋中的微塑料更易于分離和檢測;從研究對象角度看,水域生態(tài)系統(tǒng)的濾食性動物多,使得生物有機體易于積累毒性,從而可以作為營養(yǎng)模式的典型范例;從生態(tài)系統(tǒng)的角度看,水域生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)不同,水域生態(tài)系統(tǒng)的研究模式不宜應用于陸地生態(tài)系統(tǒng)[2]。然而,由于廢棄物的填埋、工業(yè)生產(chǎn)、人類生活及農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,微塑料不論是作為初生微塑料或是次生微塑料進入陸地生態(tài)系統(tǒng),都會對陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及能量流動產(chǎn)生深遠影響。由于其吸附特性,進入土壤的微塑料不僅可以吸附有機污染物[35],也可作為重金屬載體,提高重金屬的生物可利用性[36],經(jīng)土壤動物的攝食,在土壤食物鏈中積累[37-38]。此外,微塑料可以改變土壤物理性質(zhì),在土壤中積累到一定濃度,對土壤功能及生物多樣性產(chǎn)生影響[2]。

        圖1 不同分類微塑料微粒進入土壤方式Figure1 Entering modes of different classifications of microplastics into soil

        本文綜述了土壤中微塑料的來源、分類及其遷移,微塑料的主要分離、篩選、檢測方法及其存在問題,微塑料污染、吸附特性及其機理,分析其對土壤動物、土壤微生物及土壤物質(zhì)循環(huán)的影響,并提出了未來的研究重點和方向,為微塑料對土壤生態(tài)效應的研究提供參考。

        1 微塑料的分類、來源及在環(huán)境中的遷移

        微塑料可以分為初生微塑料和次生微塑料[4]。初生微塑料主要是指在生產(chǎn)中被制成微米級的微塑料顆粒,作為原料用于工業(yè)制造或化妝品生產(chǎn)等,如個人護理品去角質(zhì)劑中添加的塑料微珠[4]。次生微塑料包括:隨洗衣廢水排放的合成纖維[11];用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)和城市建設的大型塑料,經(jīng)光照、高溫及土壤磨損等環(huán)境作用,在環(huán)境中分裂或降解,或經(jīng)土壤動物的作用,成為次生微塑料顆粒[2](圖1)。

        陸地微塑料主要由人類活動產(chǎn)生,主要來源于點源污染及面源污染[25]。點源污染包括污水處理及污水污泥應用,進入工業(yè)廢水及生活污水的初級微塑料及洗衣廢水中的合成微纖維,通過污水排放、廢水灌溉及污泥應用等方式進入土壤生態(tài)系統(tǒng)[25,39]。農(nóng)業(yè)中,廢水灌溉植物(WWTPs)是微塑料進入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的主要途徑之一[26,40-41]。生活中,洗衣過程中產(chǎn)生的合成微纖維及滾筒式干衣機是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)微塑料的來源之一[2,11,39]。面源污染指農(nóng)業(yè)用膜、垃圾填埋及垃圾處理等。農(nóng)業(yè)中地膜的廣泛應用成為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中次生塑料微粒的來源之一[42-43],由垃圾填埋或其他表面沉積物產(chǎn)生的微粒和微纖維,可由空氣作為其載體,通過大氣沉降作用進入陸地生態(tài)系統(tǒng)[2](圖1)。

        食土動物如蚯蚓,食入脆性塑料廢棄物后,這些廢棄物在其胃囊被磨碎,從而產(chǎn)生次級微塑料[2,44]。生活于垂直洞穴的深棲類蚯蚓,在土壤表層攝食后,表層的塑料碎片隨之進入土壤內(nèi)部,隨排泄物排出體外,或沉積于其洞穴壁,或為其他土壤動物攝食,在土壤食物網(wǎng)中傳遞,也可以積累于蚯蚓體內(nèi)[2,37]。中型區(qū)系土壤動物群落如彈尾類動物或螨偶然的咀嚼或碎裂可產(chǎn)生次生塑料微粒,并將其轉(zhuǎn)移至土壤內(nèi)部[45],挖掘類哺乳動物如囊地鼠或鼴鼠也可使其進入土壤[2](詳見第4部分及圖3)。鳥類等遷徙類動物也可以作為微塑料長距離運輸?shù)妮d體,對微塑料的遷移及擴散起到一定作用。

        2 微塑料的分離與檢測

        微塑料在土壤中的積累使其可以成為復雜有機質(zhì)混合物中的一部分或礦物質(zhì)取代基[46]。由于有機礦物質(zhì)的相互作用,土壤有機質(zhì)(SOM)可以在環(huán)境中穩(wěn)定存在幾百年[47]。植物凋落物和部分有機體殘留于土壤,這些物質(zhì)及生物有機體降解的不同階段的物質(zhì)構(gòu)成了土壤SOM,因此,土壤SOM成分復雜多樣[47-48]。土壤SOM組分復雜多樣及微塑料自身的化學性質(zhì)使得土壤微塑料難于分離和鑒定。用于分析水域生態(tài)系統(tǒng)沉積物中微塑料的方法,可能適用于土壤,但土壤中難熔態(tài)化合物如木質(zhì)素、木栓質(zhì)及鞣酸類物質(zhì)含量較高,部分地區(qū)土壤含有來自生物體不完全燃燒產(chǎn)生的黑炭,使得土壤中的微塑料難以分離和檢測[46]。

        表1 不同微塑料分析中有機質(zhì)的去除方法及存在問題[46]Table1 Removing methods of organic matter and existing problems in the analysis of microplastics[46]

        2.1 土壤微塑料的分離

        2.1.1 篩分-分選-移除有機質(zhì)及其他土壤成分-提取微塑料

        篩分是利用篩子使土壤中小于篩孔的細粒物料透過篩面,而大于篩孔的粗粒物料留在篩面上,完成粗、細粒物料分離的過程。由于各國對于細粒定義的標準不同,在微塑料篩分過程中存在移除部分微塑料和較大顆粒的問題。根據(jù)微塑料不同粒徑的定義,Bl?sing等[46]建議在分析微塑料樣品時,土壤篩選范圍為<5 mm和<1 mm。

        篩分后,利用密度分離法可將土壤礦質(zhì)相移除。聚鎢酸鈉溶液通常用于土壤不同組分的分離,因為它不僅可以分離游離態(tài)顆粒有機物(fPOM),還可以分選SOM中不同的土壤有機礦質(zhì)復合體[49]。但此法尚未應用于微塑料的分離。由于SOM中有機礦質(zhì)復合體的分選與微塑料留存于土壤團聚體中的程度有關,因此,在使用密度分離法前,可以采用超聲處理法先打碎團聚體,對于不同粒徑的土壤團聚體,使用不同的超聲能量,例如,在分散粒徑大于250 μm的土壤團聚體時,通常使用的超聲能量值為60 J·mL-1[50]。

        由于密度介于1.0~1.4 g·cm-3的有機質(zhì)與部分塑料制品如PET密度相似,因此密度分離法不足以去除全部有機質(zhì)[46]。為了保證微塑料辨識及量化的可靠性,需要采用酸、堿、氧化或酶處理,以去除殘留有機質(zhì),或使用靜電分離法去除有機碎屑[51](表1)。Avio等[52]使用濃度為22.5 mol·L-1HNO3對樣品進行預處理,Dehaut等[53]對六種預處理方法進行了比較,分別為:濃度為 10%KOH,濃度為 0.063 mol·L-1HCl,濃度為 14.4 mol·L-1HNO3,濃度為 14.4 mol·L-1HNO3和濃度為 14.4 mol·L-1HClO3按照體積比 4∶1 混合,濃度為10 mol·L-1NaOH,濃度為 0.27 mol·L-1K2S2O8和濃度為0.24 mol·L-1NaOH混合液,研究結(jié)果表明,10%KOH,60℃消解24 h效果最佳。Cole等[54]用不同濃度的酸、堿及酶對樣品進行消解,比較了濃度分別為1、2 mol·L-1及 10 mol·L-1NaOH 和濃度分別為 1、2 mol·L-1HCl以及蛋白酶K的消解效果,研究結(jié)果表明,蛋白酶K對有機質(zhì)的去除率大于97%,且不分解微塑料。Mintenig等[55]采用酶消解法對樣品進行預處理,在加入十二烷基硫酸鈉后,依次加入蛋白酶A-01(1800 U·L-1溶于 pH 9 PBS)、脂肪酶 FE-01(2320 U·L-1溶于pH 10.5 PBS)以及纖維素酶 TXL(44 U·L-1溶于pH 5 PBS)。Nuelle等[56]將樣品分別放置于30%H2O2和35%H2O2溶液中處理7 d,結(jié)果表明35%H2O2的預處理效果更好。

        2.1.2 加壓流體萃取法

        Fuller等[57]采用加壓流體萃取法(PFE),可從土壤中分離粒徑小于30 μm的塑料制品,這種方法適用于分離不同類型的塑料,包括PE、PVC、PP等。PFE技術(shù)是在亞臨界溫度和壓力條件下,從固體中分離半揮發(fā)性有機物,在實驗室,這種方法常用于從土壤、沉積物及廢棄物中分離有機污染物[57]。

        加壓萃取儀是一個大的控制系統(tǒng),主要包括:主控機箱系統(tǒng)、溫度控制模塊、高壓控制模塊、氣缸控制系統(tǒng)、溶劑配比控制模塊等。在樣品進入萃取池后,通過溶劑混合閥,來自于高效液相泵的動力將溶劑送入萃取池,萃取池壓力達到設定值后,液相泵關閉,滿足設定溫度后,靜萃取開始。靜萃取結(jié)束后,高壓氮氣吹掃溶劑至收集瓶中。干燥的殘留物通過裝有Smart iTR(多功能型衰減全反射法ATR采樣附件)的Nicolet 6700智能傅立葉紅外光譜儀,以確定塑料類型。

        表2 微塑料檢測技術(shù)Table2 Detection techniques of microplastics

        2.2 微塑料的檢測

        傅立葉紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜及Pyr-GCMS熱解分析法可以辨識環(huán)境中的微塑料并使之定量化。在微塑料的檢測中,可以先使用顯微技術(shù)進行預篩選[51,58],或使用 SEM 或 ESEM-EDS[59-61]進行表面形態(tài)鑒定。顯微技術(shù)對于數(shù)量的估測可能存在高估或低估的問題,有時,由于技術(shù)限制,無法鑒定微塑料。SEM目前廣泛應用于微生物表面形態(tài)鑒定、材料表面形態(tài)特征分析等多個領域,其特征是分辨率高,但存在電荷效應。ESEM-EDS主要用于微塑料的元素組成和表面形態(tài)的分析。

        根據(jù)微塑料粒徑大小及樣品組分的復雜性,可選用拉曼光譜[62-63]、傅立葉紅外光譜[55,58,64-65]、TED-GCMS[66-67]。拉曼光譜一般與顯微技術(shù)聯(lián)用,可用于鑒定粒徑>1 μm的塑料制品,其空間分辨率比FT-IR高,適用于大量研究,但這種方法易受到土壤有機質(zhì)的自發(fā)熒光的干擾,且檢測過程耗時長。傅立葉紅外光譜適用于粒徑>20 μm的塑料制品,相較于拉曼光譜,F(xiàn)T-IR不易受到土壤有機質(zhì)的自發(fā)熒光的干擾,但易受到有機質(zhì)干擾,且檢測過程耗時長。Pyr-GC-MS用于單一形態(tài)的鑒定,相較于拉曼光譜和FT-IR,這種方法粒徑限制小,但預處理耗時。TGA-solid-phase extraction與TDS-GC-MS合稱為TED-GC-MS,這種方法可用于鑒別復雜土壤基質(zhì)中的聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯,預處理不需要耗時,但目前只在聚乙烯的定量化中應用(表2)。

        3 微塑料的污染

        微塑料的物理化學特性決定它們對生態(tài)系統(tǒng)的危害遠大于大型塑料垃圾。水域生態(tài)系統(tǒng)包括海洋生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)及濱海濕地生態(tài)系統(tǒng),微塑料對其影響包括:干擾海洋物質(zhì)循環(huán);對海洋動物以及海洋藻類的影響[3-4,6,8-9,23]。很多研究將陸地和淡水環(huán)境看作海洋生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的來源和運輸途徑,但由于大多數(shù)塑料制品被用于陸地生態(tài)系統(tǒng),陸地及其鄰近淡水環(huán)境也面臨嚴峻的微塑料污染問題[25]。

        3.1 微塑料自身存在的污染

        農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中微塑料顆粒的主要來源包括污水污泥及地膜的廣泛應用。在歐洲的農(nóng)田中,每千克污泥(干質(zhì)量)中含有1000多甚至超過4000微塑料顆粒,在0~10 cm的土壤中,每千克土壤含有670微塑料纖維(計數(shù))[68-69]。在德國的固廢富集區(qū),路邊土壤表層塑料含量達39%,合43 454 t·a-1[70]。墨西哥菜田表土的40%~60%覆有塑料袋用于土地覆蓋和洪水預防[38]。據(jù)估算,隨污水和污泥進入歐洲農(nóng)田的微塑料顆粒每百萬居民可達125~850 t(處理和未處理的總和),進入歐洲和北美農(nóng)田的微塑料總量可分別達63 000~430 000 t·a-1和 44 000~300 000 t·a-1[2]。

        農(nóng)田地膜覆蓋主要用于增溫、抗病蟲害,促進作物根系發(fā)育,改善作物品質(zhì)等[71]。來自國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示[72],我國農(nóng)田塑料薄膜的使用總量從2006年的1 845 481.83 t增加至 2015年的 2 603 561.00 t(圖2)。在作物的一個生長周期后,殘留的地膜在種植新作物前的松土等過程中被分解成碎片,一部分殘留于土壤表面,一部分埋入土壤內(nèi)部。埋入土壤的部分,由于其受光和溫度的影響較小,難于分解,可能干擾作物的根系發(fā)育,造成嚴重的土壤環(huán)境問題[73]。殘留于土壤表面的部分經(jīng)光照、高溫等作用后難以從土壤中移除,高密度聚合物殘留于土壤并垂直向下遷移,最終被運輸?shù)缴顚油寥?;低密度聚合物通過風力、水力作用,水平遷移至陸地的其他地區(qū)或水體表面[25]。塑料地膜中所含有的化學物質(zhì)及其變化受到諸多因素的影響,如溫度、氧含量、酸/堿條件以及可溶性有機質(zhì)的影響[74-75]。

        塑料制品本身含有有害物質(zhì),在一定條件下,釋放到土壤中。微塑料中所含有的有害物質(zhì)如雙酚-A、鄰苯二甲酸鹽(如鄰苯二甲酸二酯)、PBDEs及用于著色的重金屬[74,76],其在 UV 輻射、溫度、氧含量、土壤酸堿性及可溶性有機質(zhì)含量的影響下,疏松結(jié)合于高聚合物中的有毒物質(zhì)被釋放到環(huán)境中[46],通過淋溶作用進入土壤[42,74-75],對土壤生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成影響,如塑料制品中所含有的鄰苯二甲酸二酯是一種致癌、致突變及內(nèi)分泌干擾物質(zhì)[77],釋放到環(huán)境中后,對土壤微生物活性有抑制作用[78],也可通過植物吸收進入食物鏈從而威脅人類健康[79]。

        鄰苯二甲酸酯(PAEs)廣泛用于塑料產(chǎn)品、個人護理品、食品包裝及醫(yī)療產(chǎn)品的生產(chǎn)[80-83],PAEs可通過塑料的生產(chǎn)、使用及塑料廢物處理等過程進入土壤生態(tài)系統(tǒng)[84],農(nóng)田地膜的使用及家禽糞便是土壤鄰苯二甲酸酯的主要來源[85]。Wang等[85]對南京城郊集中管理的菜田土壤的六種優(yōu)先PAEs的研究表明,總PAEs的范圍在0.15~9.68 mg·kg-1,其中位數(shù)為1.70 mg·kg-1,其中鄰苯二甲酸二丁酯(DnBP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)三種PAEs的含量最高。Kong等[84]對天津地區(qū)城郊農(nóng)田、菜地、果園和廢棄土壤中六種優(yōu)先PAEs進行了分析,結(jié)果表明總PAEs的范圍為0.05~10.4 μg·g-1,其中位數(shù)為 0.32 μg·g-1,其中 DnBP 和 DEHP的含量最高,四種土壤中PAEs濃度依次為菜地>廢棄土壤>農(nóng)田>果園,農(nóng)用地膜會增加土壤PAEs的含量,城郊土壤中PAEs的主要來源為化妝品、個人護理品和塑化劑,廢棄土壤中PAEs的主要來源為固體廢棄物。

        圖2 農(nóng)用薄膜使用量(國家統(tǒng)計局,2015年)[72]Figure2 Total use of agricultural film(National Bureau of Statistics,2015)[72]

        3.2 微塑料對污染物的吸附作用

        微塑料可以吸附疏水性有機物(HOCs),如有機氯殺蟲劑、PAHs、PCBs、PBDEs 及重金屬等[36,76,86]。由于殺蟲劑在農(nóng)田中的廣泛應用、石油開采及陸地運輸、污水排放,這些有機污染物及重金屬在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的種類多、濃度高,對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重的影響[87-93]。HOCs有較高的辛醇/水分配系數(shù)(Kow),具有疏水性特征,而高分子聚合物-微塑料也具有這樣的特性,加之具有比表面積大、表面粗糙及生物粘泥的形成,使二者易于彼此吸附,且可被有機質(zhì)和土壤微粒吸附,成為土壤團聚體的一部分[2,25]。

        吸附作用包括物理吸附和化學吸附:物理吸附,是在范德華力作用下,吸附質(zhì)和吸附劑之間的作用,主要取決于比表面積大??;化學吸附,其主要因為相較于水環(huán)境,有機污染物的疏水性與微塑料的疏水性表面有更多的相似性[8,94]。微塑料顆粒的吸附作用與其自身特性有關,如材質(zhì)、比表面積、表面吸附位點的量、疏水性。塑料是一種高分子聚合物,由重復的結(jié)構(gòu)單體組成的長鏈分子。如(-CH2-CH2-)n代表聚乙烯(PE),n的數(shù)值不同,PE存在狀態(tài)不同,其性質(zhì)也不同,長鏈分子的范德華力更強,鏈之間的作用力更強,力學性能更好,如模量、強度和斷裂韌性[95]。此外,微塑料的來源及其存在年限也對其吸附作用有一定影響,如陸地微塑料顆粒由于受到風化作用及紫外線輻射影響,表面粗糙且比表面積大,這使得它們比海洋中的微塑料更易于吸附有機污染物[74,96]。不同的環(huán)境條件,如pH、鹽度、金屬陽離子濃度等也影響微塑料的吸附作用。

        微塑料顆粒對有機污染物的吸附主要包括由比表面積和范德華力決定的表面吸附、分配作用及高分子聚合物結(jié)構(gòu)的孔隙填充。CB-17為三氯PCBs,是PCBs同系物的一種。Velzeboer等[97]研究了模擬淡水、海水環(huán)境下,納米級微塑料聚苯乙烯PS(粒徑為70 nm,表面羧基基團官能化)和微米級微塑料PE(粒徑為10~180 μm)對CB-17的吸附效應,其結(jié)果表明,微塑料的吸附作用與鹽度相關,PE對PCBs的吸附與沉積物中有機質(zhì)對其吸附作用相似,是基于線性疏水分配,而PS對PCBs的吸附是非線性的,比PE的吸附作用強,這是由于PS有更高的芳香性以及比表面積,其吸附機理為π-π鍵的相互作用。Rochman等[98]研究了PS與其他五種高分子聚合物(PET、HDPE、PVC、LDPE、PP)對 PAHs的吸附作用,其結(jié)果表明,在第一個月中PS對PAHs的吸附量大于其他材料。非膨脹型PS為玻璃態(tài),其基本結(jié)構(gòu)單元中含有一個苯環(huán),PE 的化學式為(-CH2-CH2-)n,即將 PS中苯環(huán)的位置用-H進行取代。苯環(huán)使得鏈段運動受阻,但增大了相鄰聚合物鏈之間的距離,使得化學物質(zhì)更易擴散到聚合物中[99],因此雖然PE的鏈段運動能力更強,但二者對PAHs的吸附量相似。此外,由于π-π鍵及強疏水性,PS泡沫塑料常用于SPE中,環(huán)境中的芳香類物質(zhì)如PAHs易與PS產(chǎn)生吸附作用[98]。

        Ashton等[100]研究了PE(粒徑為4 mm)對主要金屬元素(Al、Fe、Mn)及痕量金屬元素(Cu、Zn、Pb、Ag、Cd、Co、Cr、Mo、Sb、Sn、U)的吸附作用,其吸附機理可能為:金屬陽離子的直接吸附作用,金屬離子與塑料表面的帶電區(qū)或中性區(qū)域發(fā)生絡合作用,與鐵錳氧化物產(chǎn)生吸附或共沉淀作用。Kim等[101]研究了表面無添加官能團(PS)及包被羧基官能團(PS-COOH)的兩種聚苯乙烯微塑料顆粒,對Ni的吸附作用及其對水蚤的毒性作用。其研究結(jié)果表明,Ni與PS共存狀態(tài)下,Ni的毒性效應低于只有Ni存在時的毒性作用,說明PS對Ni的毒性有一定的拮抗作用;Ni與PS-COOH共存狀態(tài)下,Ni的毒性效應高于只有Ni存在時的毒性作用,說明PS-COOH對Ni的毒性有一定的協(xié)同作用。PS及PS-COOH對Ni的吸附量差異并不顯著,可能是由Ni的疏水特性決定,而不是吸附特性,因此,微塑料與污染物的相互作用與污染物自身性質(zhì)及微塑料的表面官能團有關。Hodson等[102]研究了耕地土、林地土及微塑料顆粒高密度聚乙烯(HDPE)對Zn2+的吸附作用,其結(jié)果表明,吸附符合Langmuir和Freundlich方程,由于林地土含有更多的有機質(zhì),因此其吸附值最大,在蚯蚓體內(nèi),微塑料顆粒負載的Zn2+更易于解吸附,說明微塑料顆粒可以提高Zn2+的生物可利用性,顆粒大小、比表面積、表面特性影響微塑料顆粒與金屬離子的吸附作用。Holmes等[103-104]研究表明,微塑料顆粒對金屬的吸附符合Langmuir和Freundlich方程,未老化及老化塑料對金屬元素的吸附均可快速達到平衡狀態(tài)。二價金屬離子與氧離子的相互作用、塑料表面磨損、存在帶電污染物及吸附物質(zhì),均對其吸附效應有影響。通過中性金屬-有機絡合物和塑料表面疏水特性的非特異性結(jié)合,也可以產(chǎn)生吸附作用。塑料的存在年限也對其吸附作用有影響,自然條件下受到磨損的老化微塑料顆粒更易于吸附金屬,老化的塑料由于其本身結(jié)構(gòu)的變化,如光氧化、風化作用可以使其表面產(chǎn)生含氧基團,從而提高了聚合物的極性,以及表面生物膜和化學物質(zhì)沉積,如含有氫沉積物的積累可以增加表面電荷、表面粗糙度、孔隙度以及親水性,均對其吸附作用有一定影響。

        微塑料表面可能形成生物膜[105],可以作為潛在病原菌或外來物種的載體,從而對土壤生物和環(huán)境構(gòu)成威脅。此外,營養(yǎng)物質(zhì)的可利用性也影響微塑料的吸附。Foulon等[106]研究了在不同介質(zhì)中(Zobell培養(yǎng)基和人工海水)加入或未加入自然海洋骨料后,弧菌屬V.crassostreae,J2-9菌株的定殖能力,研究發(fā)現(xiàn),Zobell培養(yǎng)基中,被J2-9菌株定殖的顆粒物百分比最高,營養(yǎng)物質(zhì)的可利用性對定殖有重要作用,可用于鞭毛和胞外多糖生產(chǎn)的營養(yǎng)物質(zhì)越多,越有利于細菌的定殖作用。

        圖3 微塑料對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響Figure3 The effects of microplastics on terrestrial ecosystem

        4 微塑料的生態(tài)效應

        4.1 對土壤動物的影響

        微塑料對土壤動物影響的相關研究較少[25],目前用于研究的土壤動物包括蚯蚓[25,37-38,107-108]、線蟲[109]及彈尾蟲[45]。在研究微塑料對土壤動物的影響時,可借助其對水域生態(tài)系統(tǒng)動物影響的相關研究。來源于水域生態(tài)系統(tǒng)的土壤動物,如濾食性動物生存于土壤表面的薄層水膜中,環(huán)節(jié)動物門、軟體動物門、節(jié)肢動物門及線蟲等動物既存在于淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)中,也生存于土壤中,由于這些存在于不同生態(tài)系統(tǒng)但屬于同一門類的土壤動物有相似的攝食習慣[25],因此,微塑料對海洋生物的影響,可部分適用于土壤動物[2](圖3)。

        微塑料影響動物的個體生長、繁殖及其多樣性。微塑料進入動物體內(nèi)后,可以引起器官及組織的物理撕裂,機體也會對入侵的異源物質(zhì)產(chǎn)生炎癥響應,而由于食入的微塑料替代了食物,也會引起生物的養(yǎng)分及能源供應不足,微塑料自身釋放的有毒物質(zhì)及吸附的污染物的毒性作用,會對個體本身及物種多樣性產(chǎn)生不同程度的影響[110-111]。微塑料對動物的作用與其粒徑、濃度、動物自身生理特征等諸多因素相關。

        目前微塑料粒徑大小對土壤動物影響方面的研究較少,但其粒徑大小對不同門類的海洋生物的影響已得到廣泛證實[112-114]。粒徑與動物口大小的比例,影響動物對微塑料的攝食[25]。粒徑小于1 mm的微塑料顆粒易于被土壤動物誤食,土壤動物食入微塑料后,既可將其排泄到周圍環(huán)境中,也可殘存于體內(nèi)[2]。研究表明,微塑料不僅比其他攝入物質(zhì)更易于存留于腸道內(nèi),而且還可以穿過腸道壁,傳輸?shù)缴矬w的其他組織中[115-116]。微塑料在動物體組織和器官中的積累、轉(zhuǎn)移及其毒性效應也與粒徑相關。粒徑>1 mm的微塑料顆粒保留在腸道內(nèi)或隨排泄物排出,而小顆粒更易于轉(zhuǎn)移、積累,為細胞所吞噬,這可能與細胞內(nèi)吞噬小體的空間有限性有關[117]。粒徑為0~80 μm的HDPE引起藍色貽貝(Mytilus edulis)強烈的炎癥反應[110],納米級PS(粒徑為30 nm)使生物的過濾活性降低[118],PS單體會造成貽貝細胞DNA損傷[119]。Lee等[113]研究了三種粒徑0.05、0.5 μm和6 μm的PS,在不同濃度下對橈腳類動物(T.japonicus)的毒性效應,其研究結(jié)果表明,粒徑為0.5 μm和6 μm的PS在所有濃度下均是產(chǎn)卵量顯著下降,說明微米級和納米級微塑料顆粒對海洋橈腳類動物有負面作用。

        微塑料對生物的作用也與其濃度有關。蚯蚓分布廣泛,對土壤污染脅迫比較敏感,常作為土壤質(zhì)量的指示者,并作為生態(tài)毒理國際標準中推薦受試物種之一。Huerta Lwanga等[37-38]研究了不同濃度微塑料(聚乙烯,<150 μm)對蚯蚓 Lumbricus terrestris L.的生長率及豐度的作用,在聚乙烯濃度達到60%時,其死亡率最高,生長率出現(xiàn)負值,與對照及低濃度相比,高濃度聚乙烯(28%和45%)均對其死亡率及生長率產(chǎn)生不利影響。Cao等[44]研究了不同濃度微塑料(PS,58 μm)對蚯蚓(E.Foetida)的影響發(fā)現(xiàn),低濃度微塑料[<0.5%(m/m)]對其豐度影響很小,而高濃度(1%和2%)顯著抑制其生長并增加其死亡率。Rodriguez-Seijo等[107]研究不同濃度微塑料顆粒對陸地蚯蚓(E.Andrei)的毒性效應,微塑料采用PE顆粒,粒徑范圍為 250~1000 μm,每100 mg微塑料平均顆粒數(shù)為(396±52)(STDEV),雖然不同濃度微塑料顆粒對E.Andrei的存活、數(shù)量以及28 d實驗周期后其質(zhì)量的影響并不顯著,但對其腸道病理檢測的結(jié)果表明,在微塑料濃度>125 mg·kg-1時,會造成明顯的組織損傷,不同濃度微塑料顆粒也會激發(fā)不同程度的免疫反應。

        微塑料對動物的影響也與動物自身的生理、行為特性相關,這種影響在海洋微塑料研究中已得到了廣泛證明[3,20]。攝食微塑料的海洋生物分布于廣泛的營養(yǎng)級層次,有不同的取食策略,包括食碎屑動物、濾食性動物及捕食者[25]。濾食性動物易于積累毒性,在水域生態(tài)系統(tǒng)中作為營養(yǎng)模式的典型范例。微塑料在低營養(yǎng)級生物中積累[4,115-116],直接作用于土壤關鍵動物物種從而影響食物網(wǎng)。中小型區(qū)系土壤動物,如彈尾類動物、螨或蚯蚓食入微塑料,將其積累在土壤碎屑食物網(wǎng)中[2]。蚯蚓連接了土壤圈與大氣圈,溝通了土壤生物同地上生物之間的聯(lián)系,鼴鼠、獾、鳥類等取食蚯蚓,使積累于蚯蚓體內(nèi)的微塑料通過食物鏈在不同物種間傳遞,從而影響其他土壤動物[116,120-121]。線蟲在自然狀態(tài)下以微生物為食,實驗室條件下以大腸桿菌為食。Kiyama等[109]研究表明,在缺少食物的狀態(tài)下,0.5 μm和1 μm的PS顆粒更易于積累于線蟲(Caenorhabditis elegans)體內(nèi),在細菌與線蟲的比例為1∶100或1∶10時,粒徑為0.5 μm的PS顆粒的積累量顯著下降,這可能與線蟲的取食策略有關。

        微塑料對土壤溶液及其周圍土壤環(huán)境中的重金屬、有機污染物及病原菌有吸附作用。動物在食入作為污染物載體的微塑料后,污染物的毒性作用會對動物生理產(chǎn)生影響,進而可以通過食物鏈/網(wǎng)的積累,對土壤生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。微塑料的存留時間也對其毒性有一定影響,留存越長,其致毒作用越顯著。隨著留存時間的增加,微塑料受到氣候(如風化、光照等)作用影響,表面性質(zhì)會發(fā)生改變,使其對污染物的吸附作用增強,從而使其毒性增加。環(huán)境因子對微塑料的作用還包括使其自身有毒物質(zhì)淋溶至土壤中[105,122],淋溶至土壤內(nèi)部的有毒污染物,會對土壤動物產(chǎn)生直接影響。

        4.2 對土壤微生物的影響

        微塑料由土壤動物帶入土壤內(nèi)部,吸附于其表面的重金屬、污染物及病原菌也隨之進入土壤內(nèi)部,對土壤微生物區(qū)系、土壤理化性質(zhì)乃至植物生長均會產(chǎn)生不同程度的影響。當前,暫無土壤微塑料與微生物相關作用的文章,只有少量關于海洋微塑料和沿海海底沉積物與微生物相關作用的報道[5,106,123]。Foulon 等[106]發(fā)現(xiàn)弧菌屬Vcrassostreae,J2-9菌株可定殖于顆粒物。Vcrassostreae,J2-9菌株是牡蠣致病菌[124]。海洋真菌Zalerionmaritimum在低營養(yǎng)條件下可以利用PE,從而對PE有降解作用,使PE的質(zhì)量和粒徑減小[5]。Harrison等[123]發(fā)現(xiàn)在沿海海底沉積物中,Arcobacter和Colwellia可迅速定殖于LDPE(Low-density polyethylene)上,這兩種菌種在低溫海水環(huán)境下與石油烴污染物降解相關。

        4.3 對土壤物質(zhì)循環(huán)的影響

        當前,有關微塑料對土壤物質(zhì)循環(huán)的研究較少,因此,它們對土壤物質(zhì)循環(huán)起到促進或抑制作用及其作用機理等相關問題亟待解決。由于微塑料難于降解,可以長久留存于土壤中,一旦積累至一定濃度,對土壤乃至陸地生態(tài)系統(tǒng)功能及生物多樣性會產(chǎn)生影響[2]。

        微塑料可以直接影響土壤的理化性質(zhì)及物質(zhì)循環(huán)[125]。Liu等[125]研究兩種濃度梯度微塑料(聚丙烯,<180 μm)對土壤可溶性有機碳(DOC)、可溶性有機氮(DON)、可溶性有機磷(DOP)及 PO3-4濃度和 FDA水解酶、酚氧化酶活性的影響,在加入微塑料顆粒的第30 d,低濃度的微塑料對可溶性有機物(DOM)中的有機碳、無機氮、總磷、高分子量的腐殖質(zhì)類物質(zhì)及富里酸的影響很小,而高濃度微塑料顯著增加了DOM 中的 DOC、DON、DOP、PO3-4、NO-3、高分子量的腐殖質(zhì)類物質(zhì)及富里酸[125]。微塑料可以吸附土壤溶液中有害物質(zhì),改變土壤物理性質(zhì),如增加孔隙度、改變團粒結(jié)構(gòu)或成為土壤團聚體的一部分等而起作用[2,37-38],而這些變化可以改變微生物活性[126-127]。酶活性作為微生物活性及營養(yǎng)物質(zhì)可利用性的代表,在土壤物質(zhì)循環(huán)中起到重要作用,微生物活動的增強,使得胞外酶分泌增加,對土壤C、N、P等營養(yǎng)元素的釋放起到推動作用,從而促進營養(yǎng)元素在植物-土壤間的遷移[125,128]。

        土壤動物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)有極其重要的作用[69],微塑料也可能通過對土壤物種多樣性的作用,影響土壤物質(zhì)循環(huán)。在土壤動物對微塑料的食入-排出過程中,隨排泄物排入土壤的微塑料,既可以為其他生物所攝食,也可能被降解[5,42,130],從而對土壤初級和次級生產(chǎn)力、有機質(zhì)降解以及養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)生影響[38](圖3)。

        蚯蚓在土壤形成、土壤結(jié)構(gòu)和肥力保持方面有重要作用。Huerta Lwanga等[37-38]在研究中所使用的陸生蚯蚓Lumbricus terrestris L.屬于深棲類蚯蚓的一種,其洞穴深度 1 m、直徑 3~10 mm[131]。L.terrestris于土壤表面攝食,食入的微塑料經(jīng)消化道排出體外沉積在其洞穴壁上[132-133],在其對微塑料的食入-排出過程中,微塑料進入土壤內(nèi)部。土壤中存在的大量彈尾類動物被看作是微塑料運輸?shù)臐撛诿浇閇134]。節(jié)肢動物門生物在土壤表層10 cm達到其最大密度,雖然活動范圍相對較小[135],但它們在將土壤表面的微塑料運輸?shù)酵寥纼?nèi)部的過程中,起到重要作用[45]。進入土壤內(nèi)部的微塑料顆粒,對更多的土壤動物構(gòu)成威脅[136],通過影響土壤物種多樣性間接作用于土壤的物質(zhì)降解及營養(yǎng)循環(huán)。這些微塑料顆粒也可能對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,若納入土壤團聚體結(jié)構(gòu),其吸附的有機、無機污染物的生物可利用性會受到一定影響[2],進而影響土壤結(jié)構(gòu)及物質(zhì)循環(huán)(圖3)。

        吸附于微塑料的污染物及微塑料自身產(chǎn)生的有毒物質(zhì)進入動物體內(nèi)后,其毒性作用對動物生理生化、生長發(fā)育繁殖產(chǎn)生影響,進而影響土壤物種多樣性,從而影響植物生長及土壤物質(zhì)循環(huán)(圖3)。Athmann等[137]研究表明,L.terrestris可以改善被植物根系所占據(jù)的底土生物孔隙,增加微生物生物量及酶活性,增加C及營養(yǎng)物質(zhì)的輸入,為植物提供更多可利用的營養(yǎng)物質(zhì)如P,從而促進植物生長及土壤物質(zhì)循環(huán)。而一旦這種在物質(zhì)循環(huán)中起重要作用的土壤動物生長及數(shù)量受到影響,那么土壤及地上植物間的物質(zhì)循環(huán)及能量流動會受到影響,進而影響到整個生態(tài)系統(tǒng)。

        5 展望

        由于廢棄物的填埋、工業(yè)生產(chǎn)、人類生活及農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,微塑料不論是作為初級微塑料或是次級微塑料進入陸地生態(tài)系統(tǒng),對陸地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及能量流動均會產(chǎn)生深遠影響。但當前,微塑料對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響相關研究很少。微塑料種類多、成分復雜,其對土壤理化性質(zhì)、土壤動物及土壤物質(zhì)能量周轉(zhuǎn)的影響受到諸多環(huán)境因素的制約。在未來的研究中,以下幾方面問題亟待解決:

        (1)土壤結(jié)構(gòu)成分復雜,土壤中的微塑料顆粒來源廣泛且部分大型塑料,如地膜經(jīng)過光照、高溫等作用后,分解為小型塑料,難以分離,并對土壤生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴重威脅。因此土壤微塑料的分離檢測是目前亟待解決的問題??山柚⒊练e物及底泥微塑料顆粒目前已有的分離、檢測方法嘗試對土壤中微塑料顆粒進行分離和鑒定。

        (2)不同來源、不同類別微塑料顆粒的環(huán)境效應不同。微塑料顆粒對土壤的改變主要包括對土壤孔隙度的改變、吸附作用等,一些大型塑料如地膜,經(jīng)環(huán)境降解后,自身還會釋放出有毒物質(zhì),對土壤生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此,在研究微塑料的環(huán)境效應時,需要分別考慮不同來源微塑料顆粒的環(huán)境效應。此外,不同類別微塑料顆粒由于其基本結(jié)構(gòu)不同,對污染物的吸附性不同,對土壤影響不同,因此,在實驗中可選用不同類別、不同用途的微塑料,研究其環(huán)境效應。

        (3)不同粒徑微塑料顆粒的環(huán)境效應不同。由于不同粒徑微塑料顆粒對土壤生物體的毒性效應尚不明確,需要進行毒性實驗,如采用生物標記法,以確定土壤中微塑料的毒性機理。不論是初生微塑料顆粒或是次生微塑料顆粒在進入環(huán)境中后,都會繼續(xù)分解成為更小的顆粒,這些小顆粒與化學物質(zhì)相互作用的表面積大、被攝取的可能性大,因此,對生物體的健康構(gòu)成極大威脅。當前,納米顆粒的環(huán)境行為得到了深入的研究,由于納米粒子具有一定的相似之處,因此,將已有檢測方法和風險評價用于納米微塑料顆粒的研究,有助于全面了解其環(huán)境行為。

        (4)陸地微塑料來源廣泛,生產(chǎn)量大,不易監(jiān)管且難于估測其濃度。當前一些研究對水域塑料污染物生命周期的流通循環(huán)建立模型,也有研究通過產(chǎn)品的生命周期評價對水域微塑料的排放進行定量化研究,而目前尚無陸地區(qū)域微塑料留存循環(huán)模型的研究,因此可借助LCA體系對塑料制品進行環(huán)境影響評價。

        (5)微塑料顆粒的污染效應還與諸多其他因素相關,如土壤結(jié)構(gòu)和成分、氣候及環(huán)境因素等。不同氣候條件(如紫外輻射、溫度等)及環(huán)境條件(如不同類型的土壤)對微塑料表面性質(zhì)的改變均有不同影響,從而對其污染效應的影響不同,因此,在研究其污染效應時,需考慮不同環(huán)境條件對其污染效應的影響。

        微塑料顆粒對土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染效應主要包括以下幾個方面:可能會增加土壤孔隙度,吸附土壤溶液中的污染物,促進酶活性,對物質(zhì)周轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響,吸附于微塑料表面的病源菌、污染物也可能對土壤動物、微生物群落產(chǎn)生不利影響。目前微塑料對土壤效應的研究很少,未來,可以從微塑料對主植物的影響、對微生物及物質(zhì)循環(huán)的影響以及微塑料的復合污染效應等幾個方面研究微塑料顆粒的污染效應。

        [1]Law K L,Thompson R C.Oceans.Microplastics in the seas[J].Science,2014,345(6193):144-145.

        [2]Rillig M C.Microplastic in terrestrial ecosystems and the soil?[J].Environmental Science&Technology,2012,46(12):6453-6454.

        [3]Auta H S,Emenike C U,Fauziah S H.Distribution and importance of microplastics in the marine environment:A review of the sources,fate,effects,and potential solutions[J].Environment International,2017,102:165-176.

        [4]Cole M,Lindeque P,Halsband C,et al.Microplastics as contaminants in the marine environment:A review[J].Marine Pollution Bulletin,2011,62(12):2588-2597.

        [5]Pa?o A,Duarte K,da Costa J P,et al.Biodegradation of polyethylene microplastics by the marine fungus Zalerion maritimum[J].Science of the Total Environment,2017,586:10-15.

        [6]Salvador Cesa F,Turra A,Baruque-Ramos J.Synthetic fibers as microplastics in the marine environment:A review from textile perspective with a focus on domestic washings[J].Science of the Total Environment,2017,598:1116-1129.

        [7]Santana M F M,Moreira F T,Turra A.Trophic transference of microplastics under a low exposure scenario:Insights on the likelihood of particle cascading along marine food-webs[J].Marine Pollution Bulletin,2017,121(1/2):154-159.

        [8]Wang J D,Tan Z,Peng J J,et al.The behaviors of microplastics in the marine environment[J].Marine Environmental Research,2016,113:7-17.

        [9]Zhang W W,Zhang S F,Wang J Y,et al.Microplastic pollution in the surface waters of the Bohai Sea,China[J].Environmental Pollution,2017,231:541-548.

        [10]Abayomi O A,Range P,Al-Ghouti M A,et al.Microplastics in coastal environments of the Arabian Gulf[J].Marine Pollution Bulletin,2017,124(1):181-188.

        [11]Browne M A,Crump P,Niven S J,et al.Accumulation of microplastic on shorelines woldwide:Sources and sinks[J].Environmental Science&Technology,2011,45(21):9175-9179.

        [12]Hinata H,Mori K,Ohno K,et al.An estimation of the average residence times and onshore-offshore diffusivities of beached microplastics based on the population decay of tagged meso-and macrolitter[J].Marine Pollution Bulletin,2017,122(1/2):17-26.

        [13]Ling S D,Sinclair M,Levi C J,et al.Ubiquity of microplastics in coastal seafloor sediments[J].Marine Pollution Bulletin,2017,121(1/2):104-110.

        [14]Massos A,Turner A.Cadmium,lead and bromine in beached microplastics[J].Environmental Pollution,2017,227:139-145.

        [15]Mohamed Nor N H,Obbard J P.Microplastics in Singapore′s coastal mangrove ecosystems[J].Marine Pollution Bulletin,2014,79(1/2):278-283.

        [16]Nel H A,Hean J W,Noundou X S,et al.Do microplastic loads reflect the population demographics along the southern African coastline?[J].Marine Pollution Bulletin,2017,115(1/2):115-119.

        [17]Qiu Q X,Peng J P,Yu X B,et al.Occurrence of microplastics in the coastal marine environment:First observation on sediment of China[J].Marine Pollution Bulletin,2015,98(1/2):274-280.

        [18]Yu X B,Peng J P,Wang J D,et al.Occurrence of microplastics in the beach sand of the Chinese inner sea:The Bohai Sea[J].Environmental Pollution,2016,214:722-730.

        [19]Peng G Y,Zhu B S,Yang D Q,et al.Microplastics in sediments of the Changjiang Estuary,China[J].Environmental Pollution,2017,225:283-290.

        [20]Vendel A L,Bessa F,Alves V E N,et al.Widespread microplastic ingestion by fish assemblages in tropical estuaries subjected to anthropogenic pressures[J].Marine Pollution Bulletin,2017,117(1/2):448-455.

        [21]Zhao S Y,Zhu L X,Li D J.Microplastic in three urban estuaries,China[J].Environmental Pollution,2015,206:597-604.

        [22]Zhao S Y,Zhu L X,Wang T,et al.Suspended microplastics in the surface water of the Yangtze Estuary System,China:First observations on occurrence,distribution[J].Marine Pollution Bulletin,2014,86(1/2):562-568.

        [23]Anderson P J,Warrack S,Langen V,et al.Microplastic contamination in Lake Winnipeg,Canada[J].Environmental Pollution,2017,225:223-231.

        [24]Horton A A,Svendsen C,Williams R J,et al.Large microplastic particles in sediments of tributaries of the River Thames,UK-Abundance,sources and methods for effective quantification[J].Marine Pollution Bulletin,2017,114(1):218-226.

        [25]Horton A A,Walton A,Spurgeon D J,et al.Microplastics in freshwater and terrestrial environments:Evaluating the current understanding to identify the knowledge gaps and future research priorities[J].Science of the Total Environment,2017,586:127-141.

        [26]Leslie H A,Brandsma S H,van Velzen M J M,et al.Microplastics en route:Field measurements in the Dutch river delta and Amsterdam canals,wastewater treatment plants,North Sea sediments and biota[J].Environment International,2017,101:133-142.

        [27]Nel H A,Dalu T,Wasserman R J.Sinks and sources:Assessing microplastic abundance in river sediment and deposit feeders in an Austral temperate urban river system[J].Science of the Total Environment,2018,612:950-956.

        [28]Sruthy S,Ramasamy E V.Microplastic pollution in Vembanad Lake,Kerala,India:The first report of microplastics in lake and estuarine sediments in India[J].Environmental Pollution,2017,222:315-322.

        [29]Vaughan R,Turner S D,Rose N L.Microplastics in the sediments of a UK urban lake[J].Environmental Pollution,2017,229:10-18.

        [30]Wang J D,Peng J P,Tan Z,et al.Microplastics in the surface sediments from the Beijiang River littoral zone:Composition,abundance,surface textures and interaction with heavy metals[J].Chemosphere,2017,171:248-258.

        [31]Zhang K,Su J,Xiong X,et al.Microplastic pollution of lakeshore sediments from remote lakes in Tibet plateau,China[J].Environmental Pollution,2016,219:450-455.

        [32]Holland E R,Mallory M L,Shutler D.Plastics and other anthropogenic debris in freshwater birds from Canada[J].Science of the Total Environment,2016,571:251-258.

        [33]Sanchez W,Bender C,Porcher J-M.Wild gudgeons(Gobio gobio)from French rivers are contaminated by microplastics:Preliminary study and first evidence[J].Environmental Research,2014,128:98-100.

        [34]Wright S L,Thompson R C,Galloway T S.The physical impacts of microplastics on marine organisms:A review[J].Environmental Pollution,2013,178:483-492.

        [35]Beckingham B, Ghosh U. Differential bioavailability of polychlorinatedbiphenyls associated with environmental particles:Microplastic in comparisonto wood, coal and biochar[J]. Environmental Pollution, 2017,220:150-158.

        [36]Hodson M E,Duffus-Hodson C A,Clark A,et al.Plastic bag derivedmicroplastics as a vector for metal exposure in terrestrial invertebrates[J].Environmental Science&Technology,2017,51(8):4714-4721.

        [37]Huerta Lwanga E,Gertsen H,Gooren H,et al.Incorporation of microplastics from litter into burrows of Lumbricus terrestris[J].Environmental Pollution,2017,220:523-531.

        [38]Huerta Lwanga E,Gertsen H,Gooren H,et al.Microplastics in the terrestrial ecosystem:Implications for Lumbricus terrestris(Oligochaeta,Lumbricidae)[J].Environmental Science&Technology,2016,50(5):2685-2691.

        [39]Zubris K A V,Richards B K.Synthetic fibers as an indicator of land application of sludge[J].Environmental Pollution,2005,138(2):201-211.

        [40]Nizzetto L,Futter M,Langaas S.Are agricultural soils dumps for microplastics of urban origin?[J].Environmental Science&Technology,2016,50(20):10777-10779.

        [41]Ziajahromi S,Neale P A,Rintoul L,et al.Wastewater treatment plants as a pathway for microplastics:Development of a new approach to sample wastewater-based microplastics[J].Water Research,2017,112:93-99.

        [42]Roy P K,Hakkarainen M,Varma I K,et al.Degradable polyethylene:Fantasy or reality[J].Environmental Science&Technology,2011,45(10):4217-4227.

        [43]Steinmetz Z,Wollmann C,Schaefer M,et al.Plastic mulching in agriculture.Trading short-term agronomic benefits for long-term soil degradation?[J].Science of the Total Environment,2016,550:690-705.

        [44]Cao D D,Wang X,Luo X X,et al.Effects of polystyrene microplastics on the fitness of earthworms in an agricultural soil[C].IOP Conference Series:Earth and Environmental Science,2017,61:012148.

        [45]Maa? S,Daphi D,Lehmann A,et al.Transport of microplastics by two collembolan species[J].Environmental Pollution,2017,225:456-459.

        [46]Bl?sing M,Amelung W.Plastics in soil:Analytical methods and possible sources[J].Science of the Total Environment,2018,612:422-435.

        [47]K?gel-Knaber K-K,Amelung W.Dynamics,chemistry,and preservation of organic matter in soils[M].Treatise on Geochemistry,2nd Edition,Oxford:Elsevier,2014:157-215.

        [48]Lehmann J,Kleber M.The contentious nature of soil organic matter[J].Nature,2015,528(7580):60-68.

        [49]Christensen B T.Carbon in primary and secondary organo-mineral complexes[M].Structure and Organic Matter Storage in Agricultural Soils,Lewis Publishers,CRC Press,Boca raton,Florida,1996:97-165.

        [50]Kaiser M,Asefaw Berhe A.How does sonication affect the mineral and organic constituents of soil aggregates?:A review[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science,2014,177(4):479-495.

        [51]Hidalgo-Ruz V,Gutow L,Thompson R C,et al.Microplastics in the marine environment:A review of the methods used for identification and quantification[J].Environmental Science&Technology,2012,46(6):3060-3075.

        [52]Avio C G,Gorbi S,Regoli F.Experimental development of a new protocol for extraction and characterization of microplastics in fish tissues:First observations in commercial species from Adriatic Sea[J].Marine Environmental Research,2015,111:18-26.

        [53]Dehaut A,Cassone A-L,Frère L,et al.Microplastics in seafood:Benchmark protocol for their extraction and characterization[J].Environmental Pollution,2016,215:223-233.

        [54]Cole M,Webb H,Lindeque P K,et al.Isolation of microplastics in biota-rich seawater samples and marine organisms[J].Scientific Reports,2015,4:4528.

        [55]Mintenig S M,Int-Veen I,L?der M G J,et al.Identification of microplastic in effluents of waste water treatment plants using focal plane array-based micro-Fourier-transform infrared imaging[J].Water Research,2017,108:365-372.

        [56]Nuelle M-T,Dekiff J H,Remy D,et al.A new analytical approach for monitoring microplastics in marine sediments[J].Environmental Pollution,2014,184:161-169.

        [57]Fuller S,Gautam A.A Procedure for measuring microplastics using pressurized fluid extraction[J].Environmental Science&Technology,2016,50(11):5774-5780.

        [58]L?der M G J,Gerdts G.Methodology used for the detection and identification of microplastics:A critical appraisal[M]//Bergmann M,Gutow L,Klages M.Marine Anthropogenic Litter,Springer,Cham,2015:201-227.

        [59]Vianello A,Boldrin A,Guerriero P,et al.Microplastic particles in sediments of Lagoon of Venice,Italy:First observations on occurrence,spatial patterns and identification[J].Estuarine,Coastal and Shelf Science,2013,130:54-61.

        [60]Corcoran P L,Biesinger M C,Grifi M.Plastics and beaches:A degrading relationship[J].Marine Pollution Bulletin,2009,58(1):80-84.

        [61]Van Cauwenberghe L, Vanreusel A, Mees J, et al. Microplastic pollu -tion in deep-sea sediments[J]. Environmental Pollution, 2013, 182:495-499.

        [62]von Sperber C,Lewandowski H,Tamburini F,et al.Kinetics of enzyme-catalysed oxygen isotope exchange between phosphate and water revealed by Raman spectroscopy:Kinetics of enzyme-catalysed oxygen isotope exchange[J].Journal of Raman Spectroscopy,2017,48(3):368-373.

        [63]Qiu Q X,Tan Z,Wang J D,et al.Extraction,enumeration and identification methods for monitoring microplastics in the environment[J].Estuarine,Coastal and Shelf Science,2016,176:102-109.

        [64]L?der M G J,Kuczera M,Mintenig S,et al.Focal plane array detectorbased micro-Fourier-transform infrared imaging for the analysis of microplastics in environmental samples[J].Environmental Chemistry,2015,12(5):563-581.

        [65]Rocha-Santos T,Duarte A C.A critical overview of the analytical approaches to the occurrence,the fate and the behavior of microplastics in the environment[J].Trends in Analytical Chemistry,2015,65:47-53.

        [66]Dümichen E,Barthel A-K,Braun U,et al.Analysis of polyethylene microplastics in environmental samples,using a thermal decomposition method[J].Water Research,2015,85:451-457.

        [67]Dümichen E,Eisentraut P,Bannick C G,et al.Fast identification of microplastics in complex environmental samples by a thermal degradation method[J].Chemosphere,2017,174:572-584.

        [68]Zubris K A V,Richards B K.Synthetic fibers as an indicator of land application of sludge[J].Environmental Pollution,2005,138(2):201-211.

        [69]Barnes D K A,Galgani F,Thompson R C,et al.Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments[J].Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences,2009,364(1526):1985-1998.

        [70]Hohenblum P,Liebmann B,Liedermann M.Austrian federal ministry of agriculture,forestry,environment and water management,plastic and microplastic in the environment[R].Vienna:Umweltbundesamt GmbH,2015.

        [71]Steinmetz Z,Wollmann C,Schaefer M,et al.Plastic mulching in agriculture.Trading short-term agronomic benefits for long-term soil degradation?[J].Science of the Total Environment,2016,550:690-705.

        [72]中國國家統(tǒng)計局.農(nóng)業(yè)-農(nóng)用塑料薄膜使用量[DB/OL].[2015].http://www.stats.gov.cn/.

        National Bureau of Statistics of the People′s Republic of China.Agriculture-total use of agriculture film[DB/OL].[2015].http://www.stats.gov.cn/.

        [73]Kasirajan S,Ngouajio M.Polyethylene and biodegradable mulches for agricultural applications:A review[J].Agronomy for Sustainable Development,2012,32(2):501-529.

        [74]Teuten E L,Saquing J M,Knappe D R U,et al.Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife[J].Philosophical Transactions of the Royal Society B:Biological Sciences,2009,364(1526):2027-2045.

        [75]Xu S Y,Zhang H,He P J,et al.Leaching behaviour of bisphenol A from municipal solid waste under landfill environment[J].Environmental Technology,2011,32(11):1269-1277.

        [76]Rochman C M,Manzano C,Hentschel B T,et al.Polystyrene plastic:A source and sink for polycyclic aromatic hydrocarbons in the marine environment[J].Environmental Science&Technology,2013,47(24):13976-13984.

        [77]Erkekoglu P,Kocer-Gumusel B.Genotoxicity of phthalates[J].Toxicology Mechanisms and Methods,2014,24(9):616-626.

        [78]Wang J,Lv S H,Zhang M Y,et al.Effects of plastic film residues on occurrence of phthalates and microbial activity in soils[J].Chemosphere,2016,151:171-177.

        [79]Sun J Q,Wu X Q,Gan J.Uptake and metabolism of phthalate esters by edible plants[J].Environmental Science&Technology,2015,49(14):8471-8478.

        [80]Cai Q Y,Mo C H,Wu Q T,et al.The status of soil contamination by semivolatile organic chemicals(SVOCs)in China:A review[J].Science of the Total Environment,2008,389(2/3):209-224.

        [81]Gómez-Hens A,Aguilar-Caballos M.Social and economic interest in the control of phthalic acid esters[J].Trends in Analytical Chemistry,2003,22(11):847-857.

        [82]van Wezel A P,van Vlaardingen P,Posthumus R,et al.Environmental risk limits for two phthalates,with special emphasis on endocrine disruptive properties[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2000,46(3):305-321.

        [83]Xia X H,Yang L Y,Bu Q W,et al.Levels,distribution,and health risk of phthalate esters in urban soils of Beijing,China[J].Journal of Environment Quality,2011,40(5):1643-1651.

        [84]Kong S F,Ji Y Q,Liu L L,et al.Diversities of phthalate esters in suburban agricultural soils and wasteland soil appeared with urbanization in China[J].Environmental Pollution,2012,170:161-168.

        [85]Wang J,Luo Y M,Teng Y,et al.Soil contamination by phthalate esters in Chinese intensive vegetable production systems with different modes of use of plastic film[J].Environmental Pollution,2013,180:265-273.

        [86]Besseling E,Wegner A,Foekema E M,et al.Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina(L.)[J].Environmental Science&Technology,2013,47(1):593-600.

        [87]Agnello A C, Bagard M, van Hullebusch E D, et al. Comparative bioremediationof heavy metals and petroleum hydrocarbons co-contaminatedsoil by natural attenuation, phytoremediation, bioaugmentation andbioaugmentation-assisted phytoremediation[J]. Science of the Total Environment,2016, 563/564:693-703.

        [88]Chandra S,Sharma R,Singh K,et al.Application of bioremediation technology in the environment contaminated with petroleum hydrocarbon[J].Annals of Microbiology,2013,63(2):417-431.

        [89]Chen F,Tan M,Ma J,et al.Efficient remediation of PAH-metal cocontaminated soil using microbial-plant combination:A greenhouse study[J].Journal of Hazardous Materials,2016,302:250-261.

        [90]Ding C,Chang W-J,Zeng H,et al.Field and modeling study of PBDEs uptake by three tree species[J].Science of the Total Environment,2014,472:923-928.

        [91]Fan G,Cang L J,Fang G,et al.Electrokinetic delivery of persulfate to remediate PCBs polluted soils:Effect of injection spot[J].Chemosphere,2014,117:410-418.

        [92]Robertson S J,McGill W B,Massicotte H B,et al.Petroleum hydrocarbon contamination in boreal forest soils:A mycorrhizal ecosystems perspective[J].Biological Reviews,2007,82(2):213-240.

        [93]Sun T R,Cang L,Wang Q Y,et al.Roles of abiotic losses,microbes,plant roots,and root exudates on phytoremediation of PAHs in a barren soil[J].Journal of Hazardous Materials,2010,176(1/2/3):919-925.

        [94]Teuten E L,Rowland S J,Galloway T S,et al.Potential for plastics to transport hydrophobic contaminants[J].Environmental Science&Technology,2007,41(22):7759-7764.

        [95]Andrady A L.The plastic in microplastics:A review[J].Marine Pollution Bulletin,2017,119(1):12-22.

        [96]Ivar do Sul J A,Costa M F.The present and future of microplastic pollution in the marine environment[J].Environmental Pollution,2014,185:352-364.

        [97]Velzeboer I,Kwadijk C J A F,Koelmans A A.Strong sorption of PCBs to nanoplastics,microplastics,carbon nanotubes,and fullerenes[J].Environmental Science&Technology,2014,48(9):4869-4876.

        [98]Rochman C M,Manzano C,Hentschel B T,et al.Polystyrene plastic:A source and sink for polycyclic aromatic hydrocarbons in the marine environment[J].Environmental Science&Technology,2013,47(24):13976-13984.

        [99]Pascall M A,Zabik M E,Zabik M J,et al.Uptake of polychlorinated biphenyls(PCBs)from an aqueous medium by polyethylene,polyvinyl chloride,and polystyrene films[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53(1):164-169.

        [100]Ashton K,Holmes L,Turner A.Association of metals with plastic production pellets in the marine environment[J].Marine Pollution Bulletin,2010,60(11):2050-2055.

        [101]Kim D,Chae Y,An Y-J.Mixture toxicity of nickel and microplastics with different functional groups on Daphnia magna[J].Environmental Science&Technology,2017,51(21):12852-12858.

        [102]Hodson M E,Duffus-Hodson C A,Clark A,et al.Plastic bag derivedmicroplastics as a vector for metal exposure in terrestrial invertebrates[J].Environmental Science&Technology,2017,51(8):4714-4721.

        [103]Holmes L A,Turner A,Thompson R C.Adsorption of trace metals to plastic resin pellets in the marine environment[J].Environmental Pollution,2012,160:42-48.

        [104]Holmes L A,Turner A,Thompson R C.Interactions between trace metals and plastic production pellets under estuarine conditions[J].Marine Chemistry,2014,167:25-32.

        [105]Syberg K,Khan F R,Selck H,et al.Microplastics:addressing ecological risk through lessons learned:Microplastics ecological risk[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2015,34(5):945-953.

        [106]Foulon V,Le Roux F,Lambert C,et al.Colonization of polystyrene microparticles by Vibrio crassostreae?:Light and electron microscopic investigation[J].Environmental Science&Technology,2016,50(20):10988-10996.

        [107]Rodriguez-Seijo A,Louren?o J,Rocha-Santos T A P,et al.Histopathological and molecular effects of microplastics in Eisenia andrei Bouché[J].Environmental Pollution,2017,220:495-503.

        [108]Rillig M C,Ziersch L,Hempel S.Microplastic transport in soil by earthworms[J].Scientific Reports,2017,7(1):1362-1368.

        [109]Kiyama Y,Miyahara K,Ohshima Y.Active uptake of artificial particles in the nematode Caenorhabditis elegans[J].Journal of Experimental Biology,2012,215(7):1178-1183.

        [110]von Moos N,Burkhardt-Holm P,K?hler A.Uptake and effects of microplastics on cells and tissue of the blue mussel Mytilus edulis L.after an experimental exposure[J].Environmental Science&Technology,2012,46(20):11327-11335.

        [111]Wright S L,Thompson R C,Galloway T S.The physical impacts of microplastics on marine organisms:A review[J].Environmental Pollution,2013,178:483-492.

        [112]Besseling E,Wang B,Lürling M,et al.Nanoplastic affects growth of S.obliquus and reproduction of D.magna[J].Environmental Science&Technology,2014,48(20):12336-12343.

        [113]Lee K W,Shim W J,Kwon O Y,et al.Size-dependent effects of micro polystyrene particles in the marine copepod Tigriopus japonicus[J].Environmental Science&Technology,2013,47(19):11278-11283.

        [114]Nasser F,Lynch I.Secreted protein eco-corona mediates uptake and impacts of polystyrene nanoparticles on Daphnia magna[J].Journal of Proteomics,2016,137:45-51.

        [115]Browne M A,Dissanayake A,Galloway T S,et al.Ingested microscopic plastic translocates to the circulatory system of the mussel,Mytilus edulis(L.)[J].Environmental Science&Technology,2008,42(13):5026-5031.

        [116]Farrell P,Nelson K.Trophic level transfer of microplastic:Mytilus edulis(L.)to Carcinus maenas(L.)[J].Environmental Pollution,2013,177(Suppl C):1-3.

        [117]Browne M A,Dissanayake A,Galloway T S,et al.Ingested microscopic plastic translocates to the circulatory system of the mussel,Mytilus edulis(L.)[J].Environmental Science&Technology,2008,42(13):5026-5031.

        [118]Wegner A,Besseling E,Foekema E,et al.Effects of nanopolystyrene on the feeding behavior of the blue mussel(Mytilus edulis L.)[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2012,31(11):2490-2497.

        [119]Mamaca E,Bechmann R K,Torgrimsen S,et al.The neutral red lysosomal retention assay and comet assay on haemolymph cells from mussels(Mytilus edulis) and fish(Symphodus melops) exposed to styrene[J].Aquatic Toxicology,2005,75(3):191-201.

        [120]Van Cauwenberghe L,Janssen C R.Microplastics in bivalves cultured for human consumption[J].Environmental Pollution,2014,193:65-70.

        [121]Watts A J R,Lewis C,Goodhead R M,et al.Uptake and retention of microplastics by the shore crab Carcinus maenas[J].Environmental Science&Technology,2014,48(15):8823-8830.

        [122]Schultz C,Powell K,Crossley A,et al.Analytical approaches to support current understanding of exposure,uptake and distributions of engineered nanoparticles by aquatic and terrestrial organisms[J].Ecotoxicology,2015,24(2):239-261.

        [123]Harrison J P,Schratzberger M,Sapp M,et al.Rapid bacterial colonization of low-density polyethylene microplastics in coastal sediment microcosms[J].BMC Microbiology,2014,14:232.

        [124]Lemire A,Goudenège D,Versigny T,et al.Populations,not clones,are the unit of vibrio pathogenesis in naturally infected oysters[J].The ISME Journal,2015,9(7):1523-1531.

        [125]Liu H F,Yang X M,Liu G B,et al.Response of soil dissolved organic matter to microplastic addition in Chinese loess soil[J].Chemosphere,2017,185:907-917.

        [126]Arthur E,Moldrup P,Holmstrup M,et al.Soil microbial and physical properties and their relations along a steep copper gradient[J].Agriculture,Ecosystems&Environment,2012,159:9-18.

        [127]Naveed M,Herath L,Moldrup P,et al.Spatial variability of microbial richness and diversity and relationships with soil organic carbon,texture and structure across an agricultural field[J].Applied Soil Ecology,2016,103:44-55.

        [128]Burns R G,DeForest J L,Marxsen J,et al.Soil enzymes in a changing environment:Current knowledge and future directions[J].Soil Biology and Biochemistry,2013,58:216-234.

        [129]Sampedro L,Jeannotte R,Whalen J K.Trophic transfer of fatty acids from gut microbiota to the earthworm Lumbricus terrestris L.[J].Soil Biology and Biochemistry,2006,38(8):2188-2198.

        [130]Auta H S,Emenike C U,Fauziah S H.Screening of Bacillus strains isolated from mangrove ecosystems in Peninsular Malaysia for microplastic degradation[J].Environmental Pollution,2017,231:1552-1559.

        [131]Edwards W M,Shipitalo M,Owens L,et al.Effect of Lumbricus terrestris L.burrows on hydrology of continuous no-till corn fields[J].Geoderma,1990,46(1):73-84.

        [132]Edwards W M,Shipitalo M,Traina S J.Role of Lumbricus terrestris(L.)burrows on quality of infiltrating water[J].Soil Biology and Biochemistry,1992,24(12):1555-1561.

        [133]Iribarne O,Botto F.The role of burrows of the SW atlantic intertidal crab Chasmagnathus granulata in trapping debris[J].Marine Pollution Bulletin,2000,40(11):1057-1062.

        [134]Hopkin S P.A key to the collembola(springtails)of Britain and Ireland[M].Field Studies Council,Taunton,Shrewsbury:FSC,2007:111.

        [135]Widenfalk L A,Bengtsson J,Berggren ?,et al.Spatially structured environmental filtering of collembolan traits in late successional salt marsh vegetation[J].Oecologia,2015,179(2):537-549.

        [136]Rillig M C,Ziersch L,Hempel S.Microplastic transport in soil by earthworms[J].Scientific Reports,2017,7(1):1362-1368.

        [137]Athmann M,Kautz T,Banfield C,et al.Six months of L.terrestris L.activity in root-formed biopores increases nutrient availability,microbial biomass and enzyme activity[J].Applied Soil Ecology,2017,120:135-142.

        猜你喜歡
        塑料顆粒塑料粒徑
        把水燒開可去除水中大量的塑料顆粒
        一種塑料包裝產(chǎn)品生產(chǎn)用原料加熱設備
        不要長期佩戴隱形眼鏡
        海灘上的塑料顆粒創(chuàng)下新紀錄
        木屑粒徑對黑木耳栽培的影響試驗*
        基于近場散射的顆粒粒徑分布測量
        塑料也高級
        Coco薇(2016年8期)2016-10-09 16:58:11
        塑料
        Oslo結(jié)晶器晶體粒徑分布特征的CFD模擬
        塑料和聚合物的超聲焊接
        久久99精品久久久久九色| 丰满多毛的大隂户毛茸茸 | 永久免费无码av在线网站 | 风韵丰满熟妇啪啪区老老熟妇| 国产国拍亚洲精品mv在线观看| 婷婷丁香91| 一道本中文字幕在线播放| 日本熟女中文字幕在线| 亚洲avav天堂av在线网爱情| 日韩在线看片| 人妻少妇激情久久综合| 国产av无码专区亚洲av男同 | 亚洲精品一区久久久久一品av | 全黄性性激高免费视频| 夜夜爽一区二区三区精品| 制服丝袜人妻中出第一页| 少妇被粗大的猛进69视频| 中文字幕网伦射乱中文| 又爽又黄禁片视频1000免费| av永久天堂一区二区三区蜜桃| 中文有码人妻字幕在线| 亚洲av日韩av无码污污网站| 精品国产高清一区二区广区| 高清成人在线视频播放| 脱了老师内裤猛烈进入| 日韩精品中文字幕无码一区| 欧洲AV秘 无码一区二区三| 国内偷拍国内精品多白86| 中文字幕aⅴ人妻一区二区| 欧美在线播放一区二区| 国产一区二区三区免费在线播放| 精品国产精品三级精品av网址| 欧洲日本一线二线三线区本庄铃 | 最全精品自拍视频在线| 欧美黑人又粗又大xxxx| 久久国产36精品色熟妇| 国产三级国产精品国产专区| 狠狠躁夜夜躁av网站中文字幕| 精品国内自产拍在线观看| 欧美一级视频在线| 日韩精品视频免费网站|