微塑料在土壤-水体-城市系统中的存在倾向及其影响

《Journal of Contaminant Hydrology》：Propensity and repercussion of microplastics in the soil-water-urban continuum

本文系统分析微塑料（MPs）在农业土壤及地下水中的迁移机制，揭示洪水事件、城市化及农作方式（如地膜覆盖）显著影响MPs迁移路径及浓度分布，尤其发现中国MPs污染程度全球最高，并强调跨学科研究对防控MPs污染及实现可持续发展目标的重要性。

　　在现代社会，随着人类活动的不断扩展，微塑料（MPs）已成为一个备受关注的环境问题。微塑料，即尺寸小于5毫米的塑料颗粒，因其广泛的分布和深远的影响，正逐渐被视为一种新兴的污染源。它们不仅存在于海洋环境中，还大量出现在陆地生态系统中，包括土壤和地下水。这种污染现象对生态健康和人类健康构成了严重威胁，尤其是在农业和城市化进程中，微塑料的迁移和累积变得尤为显著。

过去，人们主要关注微塑料对海洋生态系统的污染，因为塑料垃圾往往通过海岸带排放进入海洋。然而，近年来的研究逐渐将焦点转向陆地水体，尤其是地下水的污染。微塑料在地下水中的存在虽然引起了科学界的关注，但相关的研究仍然有限。地下水是地球淡水的主要来源，约占全球淡水资源的97%，它在农业、工业、家庭和饮用水供应中扮演着至关重要的角色。因此，了解微塑料如何进入地下水并影响这一重要资源，对于评估环境健康风险和推动可持续发展目标具有重要意义。

在农业领域，微塑料污染主要来源于塑料农膜、滴灌带、种子包衣等农业实践。这些塑料材料在农业生产中被广泛使用，不仅用于提高作物产量，还用于改善土壤条件。然而，随着使用量的增加，微塑料在土壤中的积累也日益严重，可能对土壤结构、微生物群落和农业生产造成负面影响。研究表明，微塑料在土壤中的迁移过程受到多种因素的影响，包括土壤的物理特性、水分条件以及人为活动的强度。例如，土壤的孔隙度和渗透性决定了微塑料能否顺利向下迁移，而降雨和洪水等极端天气事件则可能加速这一过程。

在城市化进程中，微塑料的来源更为复杂。城市地区的塑料废弃物主要来自日常生活用品，如包装袋、瓶子、鞋子等。这些废弃物在不当处理的情况下，可能进入土壤和地下水系统。城市排水系统和地下水流动的相互作用，使得微塑料更容易在城市环境中扩散。此外，城市化还导致土地利用方式的变化，例如建筑施工、道路铺设和绿化带建设，这些活动可能进一步增加微塑料的排放和迁移。

微塑料在土壤和地下水中的迁移过程涉及多种机制，包括垂直和水平传输。垂直传输主要指微塑料从地表向地下土壤层的移动，而水平传输则涉及微塑料在地表土壤中的扩散。这些过程受到土壤结构、水分流动、微生物活动以及人类干预的共同影响。例如，土壤的孔隙度和渗透性决定了微塑料能否顺利向下迁移，而微生物的分解作用可能改变微塑料的形态和化学性质，从而影响其迁移能力。此外，人类活动如农业灌溉、污水处理和土壤改良，也可能促进微塑料在土壤中的迁移和累积。

在极端天气事件如洪水的影响下，微塑料的迁移能力显著增强。洪水不仅能够将地表沉积的微塑料重新带入河流和地下水系统，还可能加速微塑料在土壤中的扩散。研究表明，洪水频发的国家，其土壤中微塑料的渗透深度更大，尤其是在农业土壤和地下水系统中。这种现象可能与土壤的物理结构和水分条件有关，同时也与人类活动的强度密切相关。例如，农业区的微塑料污染往往比非农业区更为严重，因为农业活动如塑料农膜的使用和灌溉水的输入，可能增加微塑料的排放和迁移。

微塑料在地下水中的存在还可能与其他污染物相互作用，形成复杂的污染组合。例如，微塑料可能与抗生素耐药基因（ARGs）结合，增加这些基因在水体中的传播风险。此外，微塑料可能与其他有机和无机污染物共同迁移，影响地下水的水质和生态功能。这种多污染物的协同作用，使得微塑料污染的评估和治理变得更加复杂。

为了更好地理解和应对微塑料污染，需要跨学科的合作。环境科学、水文地质学、微生物学、材料科学和工程学等领域的专家应共同参与研究，以全面分析微塑料的来源、迁移路径和环境影响。这种合作不仅可以帮助我们更准确地评估微塑料污染的范围和程度，还可以为制定有效的治理措施提供科学依据。例如，通过改进农业实践，减少塑料农膜的使用，提高废弃物的回收和处理效率，可以有效降低微塑料在土壤和地下水中的累积。

此外，还需要加强对地下水系统的监测和研究。目前，大多数关于微塑料污染的研究集中在地表水体，而对地下水系统的关注相对较少。地下水的物理和化学特性决定了微塑料在其中的迁移和累积模式，因此，深入研究这些特性对于评估微塑料污染的潜在风险至关重要。例如，地下水的流动速度和方向可能影响微塑料的分布范围，而地下水中的化学成分可能改变微塑料的降解过程和毒性。

微塑料污染的治理还需要考虑其对生态系统和人类健康的长期影响。由于微塑料在环境中的持久性，它们可能在土壤和水体中长期存在，影响生态系统的功能和人类的健康。例如，微塑料可能通过食物链进入人体，对健康造成潜在威胁。因此，研究微塑料在生态系统中的迁移路径和影响机制，对于制定有效的防控措施具有重要意义。

综上所述，微塑料污染已成为一个全球性的环境问题，涉及多个领域和复杂的机制。为了应对这一挑战，需要加强跨学科的研究和合作，提高对微塑料污染的理解和治理能力。通过改进农业实践、加强城市废弃物管理、完善地下水监测体系，可以有效减少微塑料的排放和迁移，保护环境健康和可持续发展。同时，还需要加强对微塑料污染的研究，填补现有知识的空白，为未来的环境管理和政策制定提供科学支持。