综述：宏观和微观塑料垃圾污染对陆地土壤-植物生态系统的影响：途径、归趋及迁移

《Current Opinion in Environmental Science & Health》：Impact of Macro- and Microplastic Litter Pollution on Terrestrial Soil-Plant Ecosystems: Pathways, Fate, and Transport

土壤-植物系统中塑料垃圾的来源、迁移及生态效应研究。揭示了宏观塑料（MaP）通过堵塞孔隙破坏土壤结构，微塑料（MiP）引发氧化应激导致植物光合受阻、根系畸形及养分吸收障碍，并指出纳米塑料通过维管系统进入食物链的风险。提出土壤修复策略与长期遗传影响评估方向。

　　

德瓦尔·朱格拉杰·辛格（Deval Jugraj Singh）|阿尼尔·库马尔·迪克希特（Anil Kumar Dikshit）|苏尼尔·库马尔（Sunil Kumar）

摘要

塑料垃圾在陆地生态系统中的持续积累是宏观塑料（MaP）和微塑料（MiP）进入海洋环境的主要途径。本文综述了关于塑料垃圾在土壤-植物系统中的来源、归趋和传输的现有知识，并提出了一种新的综合观点，将塑料垃圾引起的土壤性质变化、养分动态变化与植物的生理压力、根系畸形以及光合作用能力下降联系起来。研究发现，宏观塑料主要通过堵塞孔隙和破坏土壤团聚结构来影响土壤结构，而微塑料则通过氧化应激和有毒添加剂的渗出物影响种子萌发、养分吸收、光合作用以及氧化还原平衡。有证据表明，微塑料在可食用组织中的吸收和传输会对食物链造成潜在风险。最后，本文提出了未来的研究方向，包括土壤修复策略以及评估微塑料和纳米塑料对植物遗传周期的长期影响。

引言

经济合作与发展组织报告称，过去二十年间全球塑料垃圾的产生量翻了一番[1]。大部分塑料垃圾被丢弃在环境中或填埋在垃圾填埋场，逐渐渗入土壤，现已被视为一种“新型”全球性污染物[2]。由于宏观塑料（>5毫米）和微塑料（1微米–5毫米）的持久性和极慢的降解速度，它们在各个生态系统中不断积累[2],[3]。近年来，研究重点更多地转向了陆地生态系统，因为每年释放到陆地上的塑料污染量估计是海洋中的4–23倍[4],[5]。

宏观塑料主要包括较大的塑料制品，如瓶子、包装膜、袋子、农业覆盖物等[6],[7]?。相比之下，微塑料包括初级颗粒（工业颗粒、化妆品微珠、合成纤维等）和次级颗粒（聚乙烯袋碎片、聚苯乙烯泡沫残余物、聚酯纺织纤维、轮胎磨损颗粒和油漆碎片等），这些颗粒由于机械磨损、紫外线辐射和环境风化作用从较大的塑料制品中分解而来[8]??,[9]?。这些垃圾还含有各种添加剂、染料、阻燃剂和增塑剂，虽然提高了塑料的耐用性，但也增加了其环境持久性和潜在毒性[10]。一旦释放到陆地环境中，这些颗粒会经历复杂的归趋和传输过程，包括土壤渗透、垂直渗移、地表径流和风驱动的重新分布，从而能够在土壤层间移动并最终进入食物链[11],[12]。

在土壤中，塑料垃圾会通过改变孔隙度、团聚结构、水分保持能力和微生物群落动态来扰乱土壤的物理结构[13],[14]??。植物受到微塑料影响，表现为种子萌发受阻、养分吸收改变、光合作用受损以及生理压力增加，这主要是由于微塑料产生的活性氧（ROS）和有毒添加剂的渗出物[14]。理解这些相互作用至关重要，因为它们关系到粮食安全和生态可持续性。因此，本文旨在（i）追踪宏观塑料和微塑料在陆地生态系统中的来源、传输途径、归趋和传输机制；（ii）评估它们对土壤健康和植物生长的影响。

部分内容摘录

塑料垃圾污染的途径、归趋和传输

塑料垃圾可以通过多种途径进入土壤，例如将堆肥用作肥料、使用塑料薄膜覆盖、用废水灌溉以及大气沉降[15]。塑料污染也与人类活动密切相关，尤其是由于城市固体废物管理不善（露天倾倒、无控制的垃圾填埋场和路边乱扔垃圾）[6],[11]。在农业活动中使用塑料薄膜、温室覆盖物和肥料也会加剧塑料污染[14]。

对土壤物理化学性质的影响

宏观塑料和微塑料的不均匀粒径分布、较大的表面积以及强烈的疏水性使其在土壤中容易扩散。这种现象会导致土壤物理性质（如孔隙度、团聚结构、容重和持水能力）发生改变[13],[28]。主要的传输途径是塑料颗粒的光氧化反应，该反应会释放出渗出物进入土壤水中，从而对土壤中的酶活性（如酸性磷酸酶、脱氢酶等）产生不利影响

结论与未来展望

陆地生态系统是城市径流、废物处理、农业活动等产生的塑料垃圾的主要汇。这些塑料垃圾通过光氧化降解、机械作用和表面风化作用发生破碎，形成持久的残留物，与土壤颗粒和植物根系发生相互作用。这些颗粒的行为受到其聚合物类型、形态、表面化学性质以及与土壤矿物质和有机物质的相互作用的影响

作者致谢

德瓦尔·朱格拉杰·辛格（Deval Jugraj Singh）：概念构思、研究设计、方法论制定、可视化处理、初稿撰写、审稿与编辑

苏尼尔·库马尔（Sunil Kumar）：监督与编辑工作

利益声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益冲突或个人关系。

致谢

第一作者感谢印度新德里政府的总理研究奖学金计划提供的博士研究资助。作者还感谢印度孟买IIT和那格浦尔CSIR-NEERI提供的研究设施。