关键词： 旱地农田   种植园土壤   道路绿化土壤   土壤微塑料   城市微塑料污染  

摘要： 微塑料(Microplastic)由于难以进一步降解,成为了一种新型的环境污染物,其粒径小、数量大,广泛分布于海洋、湖泊和土壤等生态环境中。当前的研究主要集中在水体,对土壤微塑料污染的研究较少,而这些关于土壤微塑料的研究也大多集中于农田。本研究在云南省11个地州24个区县共86个样地上采集了森林、旱地农田(含露天不覆膜、大棚不覆膜、露天覆膜和大棚覆膜)、种植园(含长期施用有机肥和不施用有机肥)和城镇道路绿化地(含省会及地州城市、县级城市和乡镇)0-5 cm和5-10 cm土壤,检测分析了微塑料的丰度、尺寸、形状、颜色和聚合物的类型。得出以下结论:(1)微塑料污染随着覆膜年限的增加而加重。其在0-5 cm土层,露天覆膜土壤中积累的速率是256.45 items/(kg.a),在5-10 cm土层,积累速率是234.23items/(kg.a)。农田土壤中,微塑料丰度露天覆膜显著高于不覆膜(P<0.05),而大棚中覆膜与不覆膜样地差异不显著(P>0.05)。大棚设施农业与露天农业覆膜年限相同时,微塑料污染:大棚覆膜≈大棚不覆膜≈露天覆膜>露天不覆膜。(2)土壤微塑料尺寸大小在0-5 cm和5-10 cm两层之间差异不显著,各土地利用类型之间差异也不显著(P>0.05),以小于0.5 mm的微塑料为主,占54.8%-72.6%,0.5 mm-1 mm的占17.1%-22.5%,1 mm-2 mm的占6.5%-14.5%,2 mm-5 mm的占2.5%-6.5%。(3)土样中微塑料的形状有碎片、薄膜、纤维和颗粒,两土层间差异不显著,碎片占38.7%-45.0%,薄膜占24.3%-31.5%;微塑料颜色呈透明、半透明、白色、红色和黑色等,聚合物类型主要是PP和PE,分别占44%和29%。露天耕地微塑料污染源主要是农膜,大棚微塑料污染除了农膜还来自于灌溉水源和塑料垃圾。有机肥施用是种植园土壤微塑料污染的重要来源之一,长期施用有机肥的土壤微塑料丰度显著高于不施用有机肥的土壤(P<0.05)。(4)本研究全部土样都检出了微塑料,包括道路周边森林和农田周边森林。道路绿化地和种植园的微塑料丰度显著高于旱地农田(P<0.05),旱地农田显著高于林地(P<0.05)。道路绿化地土壤均受到了不同程度的微塑料污染,土壤微塑料丰度在350-15800 items/kg范围内。其中,省会城市及地州级城市与县级城市之间差异不显著(P>0.05),都显著高于乡镇(P<0.05)。绿化地的中水灌溉、种植园果园中大量塑料袋包裹果实、耕地农膜、有机肥、大棚耕地包装物,都是微塑料的污染源。

关键词： 微塑料   农田土壤   污染特征   Meta分析   植物毒性  

摘要： 微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）在土壤中广泛分布和积累,而且能够吸附其他污染物产生复合污染,导致其本身毒性增加。但是关于从土壤中分离提取微塑料的定量和定性方法尚未统一,所以相关污染特征的数据仍缺乏。微塑料会直接或间接的影响植物生长,并最终经食物网传递危害人体健康。因此本研究采集了我国辽西地区长期覆膜的25个农田土壤样品,采用密度分离法,结合荧光显微镜和热裂解分析明确了微塑料的丰度及污染特征;基于Meta分析方法,阐述了MPs/NPs的类型、尺寸和浓度对不同植物物种的生理反应、光合色素和抗氧化酶活性的影响,研究结果不受发表偏倚影响。主要结论如下: （1）辽西地区农田土壤中微塑料丰度范围是7335-34710.3 n/kg,平均丰度为14127.588 n/kg,污染相对处于中高水平。地瓜地的微塑料平均丰度最大,其次是花生地,而烟草的平均丰度最低。辽西地区南北区域的微塑料丰度高于中部区域。 （2）微塑料形状主要呈碎片状、颗粒状、薄膜状、纤维状和泡沫状,分别占比47.73%、24.28%、16.30%、8.25%和3.45%;含量随粒径的增大而减小,以<1000μm的微塑料为主,占比为95.37%～100%;颜色以黑色和透明色为主;以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）组分为主,占比分别为44.83%、43.65%和11.53%。 （3）各种植物的生理反应受不同MPs/NPs类型、尺寸和浓度的影响呈现出不同程度的抑制。MPs/NPs对干重、地上部干生物量、根鲜和干生物量以及株高的毒性作用随尺寸增大而增大。土培下,对植物干重和株高的消极影响随MPs/NPs浓度的增加而增加,其他生理反应无显著变化,但除根长外影响都是负面的;水培浓度增加与植物发芽率、鲜重、株高和根长的抑制性呈正相关,与干重、地上部和根鲜生物量呈负相关。 （4）除叶绿素b无显著影响外,MPs/NPs降低了植物光合速率、总叶绿素和叶绿素a含量。小白菜的总叶绿素含量的减少最显著,独行菜的叶绿素含量却增加。HDPE对叶绿素含量抑制最显著。粒径越大,对光合速率的抑制越大,而叶绿素a和b却越小。水培高浓度影响下的光合速率和总叶绿素含量比低浓度表现出更高的抑制性,而叶绿素a和叶绿素b含量却相反。 （5）除叶片POD无显著影响外,不同植物的其他过氧化酶指标均增加。PET对叶H2O2的增加最显著（219.86%）。植物根SOD、叶和根POD以及叶MDA活性的积极影响随MPs/NPs尺寸的增加而减小,而根和叶H2O2含量却增大,叶CAT和SOD则无显著变化。水培浓度增加使植物叶CAT活性、叶和根MDA含量以及H2O2含量的积极影响也增加;土培浓度的增加与叶和根CAT活性以及叶SOD活性的增加呈正相关,而与根SOD活性、根MDA含量和叶H2O2含量呈负相关,根POD活性则无明显的剂量依赖效应。

关键词： 微塑料   壬基酚   联合污染   胶网藻   转录组学   胞外聚合物  

摘要： 微塑料是近年来被人们所熟知的新型污染物,本身具有难降解性和迁移富集的能力,对地球生态造成了较严峻的污染。在自然的复杂环境中,微塑料往往不是单独存在,而是与其它污染物结合形成联合污染物。典型污染物壬基酚(nonylphenol,NP),是工业中的表面活性剂,被广泛应用在塑料包装、橡胶制品、日常护理用品等产品中。鉴于微塑料和NP都是环境中广泛存在的污染物,故两者的联合污染难以避免,且它们对生物的威胁是不容忽视的。然而,现今关于微塑料和NP对生物的联合毒性研究鲜有报道,因此本课题以一株胶网藻(Dictyosphaerium sp.,简称Dps)为试验对象,以聚苯乙烯(polystyrene,PS)颗粒作为微塑料代表,表征了PS污染、NP污染和PS-NP联合污染对Dps的生理生化影响,通过转录组学展示了这些污染对藻细胞分子代谢水平的调节,并分析了Dps胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)对这些污染物的响应情况,初步揭示并讨论藻细胞对PS和NP联合污染所产生的的防御机制。主要的研究结果如下:(1)PS的存在明显改善了NP作用细胞后的生长状态,其细胞数量和光合色素的含量升高,细胞表面和内部结构受到的氧化损伤减小。(2)Dps通过上调光合系统Ⅱ、捕光色素复合物、NADH脱氢酶复合体、合成类胡萝卜素等相关基因来保护光合元件,应对PS和NP的共同胁迫。但两者的毒性并没有完全抵消,藻细胞中的ATP酶和核糖体大小亚基编码基因仍存在下调表达。(3)当Dps暴露于不同浓度的PS和NP时,会调节藻细胞EPS的总分泌量和组成成分,并且EPS和PS、NP三者的聚集程度在不同周期的培养体系下(4天和12天)会发生改变。PS+NP组中的EPS可能通过提高蛋白质和腐殖质含量,来提高对两种污染物的结合能力,从而提高藻细胞对联合污染物的耐受能力。

关键词： 微塑料   纳米零价铁   重金属   老化   硫化改性  

摘要： 由于纳米零价铁(nZVI)对污染物具有高反应性,它已成为地下水修复领域应用最广泛的纳米材料之一。然而,由于其容易团聚或钝化形成(羟基)铁氢氧化物层,该特性对nZVI的修复作用带来挑战。近年来,微塑料对地下水环境的污染日益受到关注。由于微塑料潜在的物理、化学、生态效应存在大量数据缺失,这使得地下水修复的形势变得更为复杂。因此,我们开展在各种微塑料存在的情况下,nZVI对地下水中重金属去除的影响研究。结果发现,在聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)存在的情况下,nZVI对Cu(II)、Cr(VI)、Pb(II)和Zn(II)的去除能力受到不同程度的抑制。金属离子的解吸情况取决于各种金属的自身特点,其中Zn(II)的解吸率最高,其次是Cu(II),而Cr(VI)的去除不发生解吸但受到抑制,Pb(II)几乎不受影响,不同金属受到微塑料影响的程度与重金属被去除的机理及其与nZVI的亲和力有关。在所有微塑料类型中,PVC对nZVI去除重金属产生的不利影响最大,其次为PET,最小为PS,这归因于PVC与nZVI之间表面带电性差异最大,静电引力促进了它们之间的互相接触、团聚、反应及nZVI老化,PVC在设计剂量为0.005 g时表现出对Cu(II)去除最高的抑制作用。微塑料的影响机理为促进了nZVI的老化,从而抑制了其还原和吸附重金属的能力。在单独设计的解吸实验中,Pb(II)、Zn(II)由于大部分以结合松散的吸附形式被去除,且吸附量基础较高,因此表现出比Cu(II)更高解吸量。在各种影响因素中,溶解氧(DO)造成解吸程度最高,其次是PVC,再到PS,天然有机物(NOM)基本不影响解吸。解吸的程度及钝化层的形成与随后p H的下降有强相关性。本研究重点关注微塑料对地下水重金属修复的影响。为克服微塑料抑制nZVI修复重金属的负面影响,我们对nZVI进行硫化改性。根据过(以)往研究,硫化改性处理可以增强nZVI表面电导率和电子从铁核转移的能力并提高电子选择性。通过批量实验发现,在硫化改性后,PVC对Zn(II)的抑制作用只在反应达到平衡前才出现,而PVC对其他金属的抑制作用则完全消失,Cu(II)、Pb(II)、Zn(II)能在24 h内被完全去除。因此,硫化改性克服了PVC对nZVI的抑制作用。通过机理探究,发现有以下原因:(1)硫化提高了nZVI还原、吸附重金属的能力;(2)对比Fe(0)层,重金属与硫化铁(Fe S)层的亲和力更高;(3)硫化改性减缓了nZVI的老化作用,即便是微塑料存在的情况下。在本研究中,我们发现硫化是一种克服PVC抑制作用很有前途的措施,并且对硫化纳米零价铁(S-nZVI)和金属离子之间的相互作用机理、PVC抑制的机理有了更清晰的见解(如PVC会阻碍重金属共沉淀去除过程),同时也为我们在面对复杂的水环境时使用S-nZVI提高对重金属的去除带来了更深的见解。

关键词： 海洋微塑料   国际法   法律规制  

摘要： 海洋作为一种极其重要的资源,人类的各项生存活动都紧紧依赖着海洋,但是一些人类的活动对海洋造成了极大的危害。总体上看,对海洋环境的保护远远落后于陆地环境的保护。海洋命运共同体的建设应该把重点放在能严重的危害海洋生态环境的问题上,而海洋微塑料污染就是其中之一。因为微塑料的数量大、体积小、扩散性广和难于治理,成为了保护海洋环境急需解决的一个重大难题,微塑料破坏了海洋生物的生存环境和整个地球的生态系统。国际法应该在国际社会治理海洋塑料与微塑料污染的过程中提供法律保障。本文分为四个部分,第一部分阐述了海洋微塑料的概念和危害,通过介绍海洋微塑料对经济和生物的影响,体现出了治理海洋微塑料污染的必要性。第二部分提出了海洋微塑料治理的国际法律框架,分别从现有的全球性、区域性和典型国家内部法律规制进行分析。第第三部分分析了现行国际法体系下治理海洋微塑料污染所存在的问题并在第四部分有针对性的提出了解决问题的方案。三部分分析了现行国际法体系下治理海洋微塑料污染所存在的问题并在第四部分有针对性的提出了解决问题的方案。

摘要： 微纳塑料(MNPs)污染已得到全球普遍关注,迫切需要采用科学的定量指标评估和管控其污染.但是,作为一类由多种聚合物种类、粒径和形貌的颗粒物组成混合物,如何简便可靠地对其进行定量仍然面临巨大挑战.目前,国际上尚无统一的标准监测与分析方法,相关研究采用的计量单位、采样和定量分析方法等各不相同,导致研究结果难以互相比较,更不能很好地为相关部门制定污染控制和治理政策提供可靠的的基础数据支持.近日,中国科学院生态环境研究中心刘景富团队提出以总有机碳(TOC)作为定量微纳塑料总量的通用指标,论文"Total Organic Carbon as a Quantitative Index of Micro-and Nano-Plastic Pollution"发表在分析化学国际权威期刊《Analytical Chemistry》上.全文链接:https://***/doi/10.1021/***.1c03114.

关键词： 微塑料   非金属污染物   硼   磷   生态风险预测  

摘要： 微塑料在水体环境中广泛存在,由于其尺寸小、比表面积大,使得它具有容易富集其他水体污染物的特征。吸附的污染物会伴随食物链的传递,对动物和人体健康造成危害,因而近年来受到广泛关注。关于微塑料与重金属和有机污染物的相互作用机制已有多项研究。本文以对生物体具有重要影响的非金属污染物硼和磷为研究对象,考查硼和磷在不同种类微塑料表面的吸附行为及其影响因素,探索水生环境中硼和磷的阴离子污染物与微塑料间的相互作用机理,从而为更广泛范围内的微塑料生态风险预测提供依据。在硼与聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）微塑料上吸附行为的研究中,通过动力学和等温线模型模拟吸附行为,利用单因素实验考察包括一些水性因素如p H值、腐植酸、Na+离子强度、金属离子类型(Mg2+、Ca2+、Cu2+和Al3+),以及海水环境对吸附行为的变化。微塑料吸附能力顺序为:老化PVC（0.91 mg/g）>老化PS（0.197 mg/g）>原生PVC树脂（0.1 mg/g）>原生PS树脂（0.005mg/g）。吸附动力学和等温线模型表明微塑料对硼为单层吸附和化学吸附。由于硼酸(B（OH）3)的络合和水解,腐殖酸和高p H显著抑制了吸附。金属离子的存在可能会增强或阻碍吸附,这取决于硼的存在形式、离子浓度、离子类型和微塑料类别。相互作用主要取决于B（OH）3与微塑料表面含氧基团的表面络合。由于老化的微塑料含有更多的含氧基团,它们可以结合更多的B（OH）3。在水生环境中,金属离子可能占据这些结合位点,硼酸盐([B（OH）4-)和微塑料之间的静电力将优先。微塑料在温血动物的模拟肠道中具有最大的硼解吸率。在磷与PVC,PS和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微塑料上吸附行为的研究中,从吸附动力学和吸附热力学两个方面对吸附行为进行分析,并通过单因素实验评估不同的p H值、腐殖酸浓度和离子强度等因素对磷在微塑料上累积的风险。微塑料的吸附能力依次为:PVC（0.221 mg/g）>PS（0.21 mg/g）>PET（0.12 mg/g）。吸附动力学和等温线模型表明微塑料对磷为单层吸附和化学吸附。高p H值会造成电荷排斥而抑制微塑料的吸附,腐植酸会竞争吸附位点而显著降低了吸附能力,离子强度极大的增强了微塑料的吸附能力。微塑料对磷主要吸附剂是磷酸二氢根（H2PO4-）与磷酸氢根(HPO42-),微塑料表面的含氧基团如羧基和羟基等官能团上的氢可以介导H2PO4-,并与磷酸盐阴离子形成氢键而相互作用。微塑料与H2PO4-之间也存在一定的静电相互作用和特异性作用。通过上述结果可以对微塑料的生态风险进行预测:微塑料在土壤环境中会对许多植物的根部造成损伤,影响植物对微量元素硼和大量元素磷的吸收;在水生环境中对磷的富集可能会造成水体片区的富营养化而污染水质,对硼的富集会可能抑制植物的细胞分裂和伸长。载有硼的微塑料被水生生物所摄入并随着食物链而传递会对人体造成危害。图34幅,表10个,参考文献115篇

关键词： 聚苯乙烯微塑料   镉污染水体   纳米零价铁   植物修复  

摘要： 微塑料作为新兴污染物,由于其在自然界中难以降解且具有潜在的有害生物效应,已成为一个全球性问题和关注点。除微塑料本身的毒性外,微塑料含有的化学添加剂或是微塑料在环境中所吸附的物质也具有毒性。据报道,微塑料可能与水中的重金属共存,这可能会对水中的重金属去除产生影响,而微塑料对植物与纳米材料共同去除重金属的效率的影响尚不清楚。本论文研究了聚苯乙烯微塑料(PSMPs)对纳米零价铁(nZVI)、羧甲基纤维素改性纳米零价铁(C-nZVI)和硫化纳米零价铁(S-nZVI)联合黑麦草(Lolium perenne L.)共同去除重金属镉(Cd)效率的影响,包括对黑麦草体内Cd含量、黑麦草根部切片、黑麦草生理性能和性状(干重、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)以及过氧化氢酶(CAT)活性)进行测量和分析研究。实验发现,PSMPs的存在会促进黑麦草吸收更多的Cd,以及会抑制黑麦草的生长和光合作用,破坏其抗氧化防御系统。由SOD和CAT酶组成的抗氧化链能够很好地抵抗PSMPs引起的氧化损伤,保持高水平的CAT活性可能是应对PSMPs诱导的植物氧化作用的主要抗氧化反应之一。在添加了nZVI或C-nZVI的黑麦草中观察到PSMPs会进入植物根部,并且发现这两组植物体内含有的Cd更多。因此,本文提出了四种可能的机制解释观察到有PSMPs进入的植物含有更多的Cd的原因。综上所述,本论文揭示了水中共存的微塑料对nZVI联合黑麦草共同修复Cd效率的影响,并为聚苯乙烯微塑料进入植物根部提供了新的见解。

关键词： 微塑料   湘江   污染特征   载体效应   表面活性剂   去除  

摘要： 微塑料在淡水中被不断检出,这意味着在使用这些淡水之前需要将其中的微塑料去除。饮用水与人类健康密切相关,尽管关于微塑料对人类健康风险的信息有限,但至少在某些方面,它们应被视为饮用水中的新兴污染物,去除水体中的微塑料已迫在眉睫。建立出水中微塑料的排放标准,并开发高效混合水处理工艺并且将其应用到水/污水处理中对微塑料的去除具有重大意义。本文详细研究了湘江长沙段淡水中微塑料的污染和分布于特征,并依据高精度测定技术对样品中小粒径的微塑料颗粒进行了表征。淡水和自来水中微塑料的平均含量分别为2753个/L和343.5个/L,且纤维和碎片占大多数（>70%）;微塑料可通过现有的水处理工艺去除,但饮用水供应塑料水管是自来水中微塑料的潜在来源;通过对自来水中微塑料数量及粒径的检测,初步评估了微塑料对人类健康的潜在风险,为水处理过程中微塑料去除的必要性提供有力的依据。探究了淡水环境中的微塑料作为铅离子重要载体的作用,通过研究不同表面活性剂对微塑料吸附污染物的影响。表面活性剂中含有大量的含氧官能团,可以改变重金属在微塑料上的吸附行为和迁移方式。溶液p H值对微塑料吸附Pb2+有很大影响,在中性或弱碱性条件下,微塑料对Pb2+的吸附量最高。当多种离子共存时,由于金属离子的竞争吸附和表面离子的静电效应,微塑料对Pb2+的吸附性能也会受到影响。μ-FTIR的分析结果表明加入表面活性剂后,新的基团在微塑料表面形成,这表明对Pb2+除了物理吸附外,还可能发生一些化学吸附。探讨了不同微塑料对紫外和氯消毒过程的影响,通过大肠杆菌的活性以判断微塑料在消毒过程中所起到的保护作用。微塑料的存在为水中大肠杆菌等微生物提供附着基质。微塑料与水中消毒剂的接触是不均匀的。微塑料的存在降低了水处理中紫外线和氯消毒的效率。附着在微塑料表面的大肠杆菌能较大程度的在消毒过程中幸存下来。微塑料对消毒过程的影响机理尚不清楚,但为水处理中去除微塑料的必要性提供了新的见解。合成具有高性能的硅铝酸盐过滤材料,实现了对水中微塑料的高效去除。铝硅酸盐过滤介质的微观结构包含不同大小的孔隙,但它们不适合微塑料的去除。阳离子表面活性剂具有长碳链结构,可与微塑料相结合,以提高去除率。阳离子表面活性剂的正电基团提高了与微塑料接触的能力。表面电荷的大小和极性在控制微塑料与铝硅酸盐过滤介质之间的相互作用中起着关键作用。阳离子表面活性剂在铝硅酸盐滤料表面形成双胶束,使滤料表面具有疏水性。改性产物通过截留、捕获和缠绕三种方式去除水体中的微塑料。探究了电絮凝过程中阳极材料、电解质、微塑料种类和浓度、电压强度等因素对微絮体捕获水中微塑料能力的影响和机制。与铁阳极工艺相比,铝阳极系统对所有微塑料的去除效果更好（>98.6%）。当进水初始p H为中性（p H=7.2）时,微塑料的去除效果最高,PE的最终去除率为93.2%,PMMA为91.7%,CA为98.2%,PP为98.4%。由于氢键和电荷的吸引,可以促进更多网络聚合物的连接。Al（OH）2+、Al OH2+、Al（OH）3和Al3（OH）45+等离子带正电,可与带负电的微塑料相互吸引。阴离子表面活性剂的加入可以增强悬浮液中微塑料表面的负电荷,这也使得在形成Al（OH）3的过程中与微塑料共沉淀。中性初始p H值更能表现出更佳的微塑料去除效果。进一步的研究应侧重于可能的反应器设计和改进,以优化工艺,实现从实验室到污水处理厂的复制和转移。

摘要： 随着环境污染程度的不断加重，很多环境领域的专家学者都在为环境污染的治理与环境保护的法律完善不断深入调研，加强理论研究，为环境污染防治奠定了良好的理论基础。近年来，在相关的环境保护学术研讨会上，呼吁注重防控微塑料环境污染的学者愈渐增多，也正是在这样的背景之下，如何定义微塑料及如何加强微塑料污染防治以及相关的法律完善，成为当前学术研究中一个重要领域。由英国学者克里斯托弗·布莱尔·克劳福德和布莱恩·奎因研究编著、中国环境出版社出版的《微塑料污染物》一书，对环境污染中微塑料的相关研究进行了系统的论述。