氣候因子作用下土壤中微/納塑料的污染特征及生態效應研究進展

曹慧慧,姚 時,李曉娜,倪 妮,程 虎,白 雪,宋 洋①

(1.中國科學院南京土壤研究所/ 中國科學院土壤環境與污染修復重點實驗室,江蘇 南京 210008;2.中國科學院大學,北京 100049;3.江南大學環境與土木工程學院,江蘇 無錫 214122;4.生態環境部南京環境科學研究所,江蘇 南京 210042;5.南京林業大學生物與環境學院,江蘇 南京 210037;6.河海大學環境學院,江蘇 南京 210098)

微/納塑料(粒徑<5 mm)作為一種新興污染物,是當前環境領域研究熱點之一。近年來,陸地生態系統中微/納塑料的污染特征與環境風險愈加得到國內外學者的持續關注[1]。由于尺寸微小,微/納塑料易被土壤動物攝入并影響其生長繁殖,甚至提高死亡率[2]。土壤中微/納塑料在生物/非生物的外力擾動下會逐漸老化,尺寸進一步縮小,并釋放塑料內源添加劑[3]。破碎至納米級的塑料顆粒可以通過根系吸收進入植物細胞,抑制植物生長[4]。釋放到環境中的塑料添加劑會影響生物體的激素分泌、生殖功能甚至誘發遺傳畸變[5]。土壤中的微/納塑料可從大氣沉降、降水或人為灌溉中匯集,并通過地表和地下徑流進入水圈,在陸地生態系統內不斷遷移。同時,微塑料能夠作為載體吸附環境中的污染物,提高其遷移率并影響污染物的環境歸趨[6]。因此,土壤中微/納塑料的污染特征、老化過程及其生態效應受到廣泛關注。

目前,地球正在經歷全球氣候變化過程[7]。聯合國政府間氣候變化專門委員會報告指出,全球氣候變化已經導致高溫、干旱、強降雨等極端天氣事件頻發,對土壤生態系統產生巨大影響[7]。例如,高溫將加劇土壤有機碳庫的損耗;嚴重的區域性干旱會改變土壤酶活性和微生物群落,降低土壤養分周轉速率;強降雨的增加會快速改變土壤中關鍵碳氮循環過程及地上植物群落[8-11]。另有相關模擬研究發現全球變暖將導致極地地區永久凍土區的退化,間接導致夏季近地表溫度和強降雨增加,極大地增加高緯度地區不連續凍土范圍,導致更多土壤將經歷凍融侵蝕作用[12]。

已有研究證明微/納塑料與生態系統之間存在強烈的交互作用[13-14]。強降雨天氣與洪水將加劇塑料在自然環境中的遷移;塑料生命周期的每個階段都在持續排放溫室氣體而影響地球生態[15]。那么,在不同氣候因子作用下,土壤中微/納塑料的老化過程與遷移規律將會受到何種影響,環境條件與微塑料共同作用又會如何影響土壤生態系統,目前仍不清楚。……