垃圾填埋场中微塑料向土壤和地下水系统的关键迁移路径：运输机制与模拟预测

本研究针对垃圾填埋场中微塑料（MPs）向土壤和地下水的迁移机制展开系统性探究，揭示了MPs密度、化学性质及环境条件（温度、盐度）对其运输行为的关键影响。通过土壤柱实验、Micro-CT和孔隙网络模型（PNM），发现0.5-1.0 μm MPs迁移性最高，高温（75°C）和高盐度显著抑制运输，暴雨可加速MPs渗透至64 cm深度。该研究为垃圾填埋场MPs污染防控提供了理论依据和技术支撑。

　　

微塑料（MPs）污染已成为全球性环境问题，而垃圾填埋场作为塑料废弃物的主要归宿地，其内部MPs向周边土壤和地下水的迁移机制长期未被充分认知。现有研究多聚焦水生系统，但陆地环境中MPs的运输受复杂因素调控——从MPs自身特性（如密度、粒径、聚合物类型）到环境条件（温度、盐度、土壤结构），这些因素在垃圾填埋场的极端条件下（温度可达80°C，盐度高达1386 mM）可能产生独特效应。更严峻的是，全球约21-42%的塑料废物最终进入填埋场，到2050年预计累积量将达120亿吨，这些"塑料定时炸弹"的潜在生态风险亟待评估。

针对这一科学空白，华东师范大学的研究团队在《Water Research》发表了突破性研究。通过整合多尺度实验与模拟技术，系统解析了四种典型MPs（PP、PE、PS、PET）在填埋场土壤中的迁移规律。研究采用土壤柱运输实验模拟真实渗流过程，结合X射线显微断层扫描（Micro-CT）可视化孔隙结构变化，并运用孔隙网络模型（PNM）量化传输动力学。此外，通过X射线光电子能谱（XPS）表征表面化学变化，结合Hydrus-1D软件预测暴雨情景下的长期迁移风险。

微塑料与填埋场土壤特性
扫描电镜显示，2-5 μm的MPs呈现不规则形态和粗糙表面，而聚苯乙烯微球（0.1-2.0 μm）则保持光滑球形。两种填埋场土壤（pH 7.2-8.1）含有12-15%黏土矿物，孔隙率初始值为0.379。Zeta电位测定表明，MPs表面电荷随环境条件剧烈波动，这是影响其迁移的关键因素。

粒径与聚合物的调控效应
0.5和1.0 μm MPs表现出最高迁移率，而0.1 μm颗粒因阻塞土壤吸附位点反而降低传输效率。密度差异导致PP和PE的穿透率比PS、PET高1.8-2.3倍。表面化学分析揭示，含羧基（-COOH）的MPs更易被土壤截留，证实化学性质的主导作用。

温度与盐度的极端影响
75°C高温使土壤孔隙率降至0.289，迁移效率下降31-36%。Micro-CT三维重建显示，温度升高引发土壤颗粒极性增强和有机质释放，导致孔隙结构重构。盐度升至1386 mM NaCl当量时，双电层压缩使MPs与土壤颗粒静电斥力减弱，穿透率降低42%。

暴雨情景的模拟预测
Hydrus-1D模拟表明，强降雨可使MPs在两种土壤中分别下渗至58 cm和64 cm深度。值得注意的是，温度效应使湿润锋运移速度加快19%，但MPs的实际穿透量因孔隙结构改变而减少，这种"快速通过但低效率"的悖论凸显了环境参数的复杂交互。

该研究首次建立了填埋场特殊环境下MPs迁移的定量关系模型，揭示高温高盐通过改变土壤物理化学性质（孔隙率、表面电荷、有机质释放）双重调控MPs命运。实践层面，研究建议填埋场需针对不同聚合物类型设计差异化防渗系统，并对渗滤液盐度和温度实施动态监控。理论层面，提出的"孔隙阻塞-化学吸附-物理筛选"三重机制为陆地系统MPs行为研究提供了新框架。未来研究需拓展至更多聚合物类型和长期老化效应，以全面评估垃圾填埋场的微塑料生态风险。