土壤中微塑料的吸附迁移及老化作用对污染物环境行为的影响研究进展

微塑料(粒径小于5mm的塑料颗粒),由于其自身较强的迁移特性及对环境污染物较强的亲和力,会引发严重生态风险,受到广泛关注。微塑料可以通过地膜破损、垃圾填埋和大气沉降等方式汇集在土壤中。土壤中的微塑料不仅会向下迁移,吸附富集共存的污染物,还会在表生地球化学作用下发生老化,对环境安全造成更大的威胁。本文基于近年文献重点综述了土壤环境中微塑料的吸附迁移行为以及老化作用对污染物环境行为的影响。结果表明：(1)微塑料在土壤中的迁移行为受到其自身理化性质(大小、形状及官能团)及土壤环境条件的影响;(2)微塑料可以吸附携带外部环境污染物迁移,从而改变污染物在环境中的归宿与生物可利用性;(3)老化作用会改变微塑料理化性质,影响微塑料的吸附与迁移能力,加速内源污染物的释放,其中有机污染物邻苯二甲酸酯释放的浓度范围约为50.3～6660ng/g,常见重金属Pb²⁺的释放浓度范围约为5.1～81.4μg/g。本文建议今后应加强三方面研究工作：(1)不同土壤环境中多因素耦合条件下,开展微塑料与环境污染物的相互作用机制研究,特别是不同土壤介质及环境因素对污染物在微塑料上的吸附/解吸/迁移行...     

土壤中微塑料的来源、生态环境危害及治理技术

【研究目的】近年来，由微塑料造成的生态环境污染问题引起了广泛关注。【研究方法】本文通过查阅大量土壤微塑料方向的文献，综述了国内外关于土壤中微塑料的来源、危害及检测治理技术最新研究进展。【研究结果】主要包括：（1）土壤中微塑料的主要来源是没有高效回收的农用地膜的裂解，此外还有农业生产活动中使用含有微塑料的污水污泥、空气中的微塑料沉降到地表等；（2）土壤中的微塑料能吸附重金属、抗生素等污染物，改变土壤pH、容重等理化性质，影响蚯蚓等土壤动物的发育，降低参与土壤养分循环过程中关键微生物的活性，对土壤环境造成危害；（3）目前还没有统一的微塑料分离检测技术标准，目检法、光谱法和热分析技术是微塑料主要的分析方法。【结论】土壤中的微塑料会给环境及动植物健康带来不同程度的风险，进一步通过食物链威胁人类健康。未来的研究重点包括阻隔土壤微塑料的来源、 土壤微塑料与重金属的复合污染机制和新兴的土壤微塑料检测技术。创新点：（1）目前关于土壤微塑料方面的研究刚刚起步，本文综述了土壤微塑料对农作物、土壤环境的影响及在食物链中传播的风险，对今后有关环境污染和人体健康方向的研究有一定的帮助； （2）本文较为全面地整理了以农业生产活动为主的土壤微塑料来源，由于已被微塑料污染的土壤治理难度较高，笔者提出关于土壤微塑料源的阻断建议，希望能有效降低未来土壤中微塑料的输入量。     

土壤水环境中污染物运移双点吸附解吸动力学模型

在考虑对流弥散、平衡/非平衡双点吸附解吸、微生物降解等情况下,建立了土壤环境中有机污染物迁移转化的动力学模型,并给出了有限差分解。在此模型的基础上,详细讨论了有机污染物在土壤中的分布规律,并对一阶吸附解吸速率常数 和平衡吸附点位所占总点位的比例 进行了灵敏度分析。分析研究表明：参数 对于土壤中有机污染物浓度分布有着重要的影响,其影响程度又与非平衡吸附点位所占总点位的比例（1- ）有关;污染后期土壤吸附相的存在,也会起到增加土壤水溶质浓度的作用,且 越大,这种作用越明显。     

土壤石油污染物微生物降解机理与修复技术研究

较为系统地概述了土壤石油污染物的微生物修复技术和近年来石油烃代谢机理以及微生物细胞膜转运石油烃机理研究等方面的进展。文中着重讨论烷烃代谢途径、影响烷烃降解酶合成的阻遏物和激活物、芳香烃代谢过程和基因方面的研究,以及细胞膜结构的改变和石油烃的迁移等重要特性,最后从宏观系统的修复技术和微观分子学方面探讨微生物降解石油污染土壤的发展方向。     

氨氮污染源区包气带剖面微生物生态分布特征的研究

包气带土壤中氨氮污染迁移规律已成为近年来国内外学者研究的重点,目前在氨氮污染迁移规律研究中采用柱实验模拟以及软件模拟的方法较多,土壤生物技术则广泛应用于污染物降解领域,而在污染物迁移规律研究中应用较少。本文采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术、16S rRNA序列分析技术以及典范对应分析相结合,对华北平原3个典型氨氮污染区土壤表层至包气带剖面微环境的细菌垂直分布特征及群落结构进行研究。结合污染区土壤理化性质分析,认为包气带土壤剖面的细菌群落中存在着与氮循环、硫酸盐代谢等过程偶联的优势细菌类群,说明土壤微环境中细菌群落分布明显受氨态氮、硝态氮、亚硝态氮和硫酸盐的分布影响,进一步表明污染土壤优势菌群的群落结构信息是描述包气带土壤环境氨氮污染物迁移规律的重要参数。     

无机纳米颗粒在土壤中的环境效应与影响因素

纳米技术的快速发展以及纳米材料的广泛应用,使得以纳米颗粒形式存在的天然矿物及人工纳米颗粒归趋于土壤环境并在土壤中大量累积。其中无机纳米颗粒进入土壤生态系统后会改变土壤孔隙度及渗透系数,并可能与有机质等结合或相互作用从而影响土壤理化性质。无机纳米颗粒还可直接或间接作用于土壤动物及微生物,其中抑制效应为主,利用其尺寸效应和高反应性与微生物细胞以及信号转导小分子作用影响其生物活性或营养成分等,对微生物产生毒性或改变群落结构。同时,纳米颗粒特性、土壤理化参数(pH值、离子强度、含水量和矿物质、有机质含量等)及微生物群落等因素同样会影响无机纳米颗粒在土壤中的环境效应。本文系统阐述了无机纳米颗粒进入土壤生态系统后产生的环境效应,归纳无机纳米颗粒在土壤中生态效应的影响因素,并对纳米颗粒的生态效应研究提出了问题与展望。     

海洋微塑料生态风险研究进展与展望

海洋中的微塑料是指通过各种途径进入海洋中的直径小于5 mm的塑料颗粒。在过去60年中全球塑料生产量增加了560倍,海洋环境中微塑料的积累在不断增加。微塑料或悬浮于海水中,或沉积到海底成为沉积物的组分,对海洋生态系统的潜在风险引起了研究人员的广泛关注。综述了海洋环境中微塑料的生态风险研究进展,包括微塑料在近海水体、沉积物以及大洋中的分布和浓度;底栖动物与浮游动物对微塑料的摄食作用;微塑料本身、微塑料添加剂以及微塑料吸附的污染物质对海洋生物的毒性效应研究进展。对未来需重点研究的领域进行了展望,包括微塑料采样与测定方法的优化,微塑料在不同海洋生境中的观测,微塑料的生态毒理学效应及食物链传递效应,微塑料生态风险评估方法学研究,期望能够为系统评估微塑料对我国近海生态系统的影响提供依据。     

土壤对石油类污染物的自净作用——以中原油田三厂采油区为例

为探究土壤对石油类污染物的自净作用,选取典型受石油污染的中原油田三厂采油区的土壤为研究对象,通过两组自净试验和淋洗试验,详细分析对比了研究区内典型的粉土和粉质黏土的吸附降解能力,结果表明粉土比粉质黏土对石油类污染物有更好的自净能力。同时阐明了石油类污染物在土壤中的降解过程主要为吸附挥发、淋溶及微生物降解,其中微生物降解是石油类污染物的最终归宿。     

泰乐菌素-菲在蒙脱石上的吸附作用

<正>泰乐菌素是一种大环内酯类抗生素,广泛用于防治畜禽疾病或促进生长。进入动物体内的泰乐菌素,只有少部分被动物体吸收或转化,有85%以母体化合物的形式排出,并在施用动物粪肥的过程中进入土壤环境。由于实际土壤中往往还共存有其它持久性有机污染物,如多环芳烃,泰乐菌素的加入使这些共存污染物的环境地球化学过程和生态效应变得更为复杂。泰乐菌素自身含有疏水性基团,吸附在粘土矿物上,将可能改变其表面性质,进而改变矿物对持久性有机污染物的吸附能力,对其迁移造成影响。本研究以菲     

土壤粘土矿物与微生物交互关系及其治理重金属污染的应用浅析

<正>粘土矿物和微生物是土壤固相最活跃的组分,直接影响土壤的性质与功能,同时微生物与粘土矿物会发生交互作用形成复合体,影响土壤重金属元素的迁移、转化及其在土壤环境中的生态效应。本文对土壤中微生物与粘土矿物的相互作用机制以及"粘土矿物-微生物"复合体对治     

微塑料对水中甲基橙的吸附特征分析

以甲基橙(MO)为目标污染物,微塑料为载体,通过吸附动力学和等温吸附实验,比较通用塑料聚丙烯(PP)、通用工程塑料尼龙(PA)、聚甲醛(POM)和特种工程塑料聚四氟乙烯(PTFE)4种典型材质吸附MO的能力,并采用扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、显微拉曼光谱(Raman)、Zeta电位及傅立叶变换全反射衰减红外光谱(ATR-FTIR)技术手段对吸附前后PA进行表征,考察微塑料材质和PA粒径对MO吸附的影响,从而探究其可能存在的吸附机理。结果表明不同材质微塑料对MO的吸附能力具有明显差异性。其中,PA对MO的吸附量最大,可达7.39 mg/g,PA吸附MO的动力学过程包括起始的快速反应阶段和随后的慢速反应阶段,吸附过程符合二级动力学方程;等温吸附实验结果表明MO在PA上属于非均质化学吸附。静电作用及氢键的形成是造成不同材质微塑料吸附能力差异的主要原因,微塑料粒径大小与其对MO的吸附量呈显著负相关关系(R2=0.995, P<0.05),这与微塑料可提供的有效吸附位点息息相关。本研究可以为科学评价微塑料复杂的环境行为以及作为载体协同迁移污染物的能力提供依据。     

渗滤液污染物在地下环境中的生物地球化学作用

通过实验室土柱模拟实验,研究垃圾渗滤液污染晕中不同污染物的迁移转化规律和生物地球化学降解作用。实验结果表明:微生物在前28 d的增长速度较快,平均每天增长1.7×105个;TOC在土壤中以“梭形”向前迁移,而且微生物的增长对其衰减具有明显的影响;NH4 -N在土壤中以“活塞式”向前推进,其衰减和微生物的增长在短期内未见明显的关系;TOC在土壤中的迁移速度比NH4 -N的迁移速度快,TOC的迁移速度约为3.0 cm/d,而NH4 -N的迁移速度约为2.4 cm/d。     

铁碳共沉作用对土壤重金属的吸附性能研究进展

随着铁碳(Fe-C)共沉机理被越来越多的学者认可,Fe-C共沉物成为近年环境科学领域内的研究热点之一。在探讨铁氧化物和有机质的相互作用及Fe-C共沉物对重金属的吸附研究进展基础上,阐述了共沉物在固定土壤重金属离子方面的潜力:在有机质参与作用下,铁氧化物的表面性质、吸附性能等均发生了规律性变化,这些变化是决定土壤环境中重金属离子迁移转化的前提。在影响因素方面,p H值、有机质含量、铁氧化物种类及表面性质对共沉物的吸附效果影响较为显著。通过研究可以看出,一定条件下Fe-C共沉物所拥有的优良吸附性能将为土壤重金属污染场地修复治理工作提供重要理论基础。     

甲苯在土壤地下水中迁移规律研究

石油泄漏导致甲苯等有机污染物污染土壤地下水,并且甲苯等石油类有机污染物对土壤地下水污染具有隐蔽性强、难以逆转等特点,污染治理难度大。因此,研究甲苯有机污染物在土壤地下水中运移规律是治理的关键。该文以某污染场地为研究区,以甲苯有机污染物为研究对象,考虑了淋滤、吸附的影响,采用模型计算方法,分析了甲苯在污染场地土壤地下水中迁移规律。结果表明：甲苯在土壤地下水中迁移过程中,淋滤作用对甲苯浓度变化影响显著;吸附影响下扩散作用及地下水位变化对甲苯迁移产生的影响均受到抑制。该文获得的甲苯在土壤地下水中迁移规律可为甲苯有机污染物污染场地修复提供依据。     

天然有机质存在条件下的纳米颗粒与重金属协同行为研究

纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。     

复合衬层中变系数有机污染物迁移规律分析

土工膜和下伏压实黏土组成的复合衬层已被广泛用作填埋场的防渗屏障系统。有机污染物在复合衬层中迁移时,其主要运移机制是扩散作用。假设有机污染物在土工膜中稳态扩散,并假设在下伏衬层中扩散系数为迁移距离的线性函数,且考虑降解作用的影响,建立了有机污染物在复合衬层中的一维扩散模型,针对零浓度下边界条件,获得了模型解析解。基于该解析解,分析讨论了相关参数的敏感性。结果表明,相关参数对计算结果影响很大,降解半衰期对污染物运移同样存在较大影响。该解析模型仅适用于有机污染物在两层复合衬垫中的迁移问题,可为填埋场的初步设计提供参考     

甘肃省白银市土壤重金属污染地球化学特征及其表生地球化学成因

基于以土壤为主的多介质地球化学测量,对生态环境问题严重的白银市进行土壤环境质量评价,得出研究区重金属元素在全区呈综合表生富集性污染、中度以上农田生态化学污染及潜在生态风险,重金属元素的表生富集是农田生态化学污染及潜在生态风险的主要原因。污染性重金属元素输入源及污染方式为:白银市区工矿企业、机动车辆产生的废气和烟雾形成的干湿沉降;矿渣及岩矿石水岩反应产生重金属物质的水化学迁移分散;工矿企业污水在渠系径流中的重金属元素沉淀。重金属元素经历氧化还原、水解、络合(螯合)、吸附-解吸、溶胶聚沉等土壤和水化学反应,主要经水化学迁移和大气飘移等空间分散过程,并经沉淀、吸附等表生作用而在区内土壤局部集中形成污染。     

土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究

考虑到田间土壤的结构性以及运移其中的污染物的化学反应特征,建立了两区双点平衡/动力学吸附溶质运移模型。用拟交替显隐式有限差分格式对模型进行了离散,通过编制的相应程序,对一施药期的水田进行了模拟。研究了土壤中污染物的迁移转化规律,分析了不可动水和非平衡吸附相对浓度分布的影响。结果表明：不可动区水相和非平衡吸附相的浓度具有的滞后现象,在污染前期一定程度上起到了延缓污染作用,而在污染后期又在一定程度上加重了污染。二者的存在均对溶质的迁移转化具有重要的影响,进行数值模拟时应充分考虑二者的存在。模拟及分析结果为土壤环境质量评价提供了定量依据,同时对环境污染的治理与控制具有理论和现实意义。     

有机污染土壤-地下水系统中的微生物场及多场耦合研究

了解污染场地中微生物群落对有机污染物迁移转化的影响是高效修复治理有机污染场地的基础。自然界中的微生物以“场”的形式通过与水动力场、温度场、化学场等耦合作用,发挥其在维护生态稳定性及物质循环过程中的功能。微生物与有机物关联研究的文献计量分析结果显示,近年来关于微生物和有机物的研究主要集中在微生物群落结构、有机物的生物降解及有机物的迁移转化3个方面及一系列的关联研究中,而关于将微生物以“场”的形式定量刻画微生物在物质循环转化和维持生态稳定性方面作用的研究几乎没有。为此,本文通过研究给出了微生物场的定义,提出了有机污染场地中的微生物场概念模型和数学模型,分析了微生物场的主要影响因素及影响机制,构建了微生物场与水动力场、温度场、化学场之间耦合的本构模型。最后,对微生物场下一步的研究提出了展望。     

土壤中铬的毒性阈值(ECx)及其预测模型

毒物学资料的缺乏成为制约我国污染土壤中Cr生态风险评价及土壤环境质量标准修订的主要瓶颈。本研究选取了我国7种不同性质土壤,分别以蚯蚓生物量、小白菜生物量和微生物基质诱导呼吸(SIR)为毒性测试终点,基于Log-logistic剂量-效应关系及低剂量刺激效应函数模型对不同土壤中铬的毒性阈值(EC_x)进行了测定,在此基础上,对不同性质土壤中Cr的毒性阈值进行了预测。研究结果表明：不同性质土壤中Cr对蚯蚓、小白菜、土壤微生物毒性均随着土壤Cr含量的增加而表现出明显抑制效应,剂量-效应关系呈现明显的S型曲线;不同性质土壤中,基于微生物(SIR)、蚯蚓、小白菜毒性测试的EC₁₀分别为22.1～53.7、65.0～137.2和82.1～220.2 mg/kg, EC₅₀分别为50.3～103.7、103.9～369.0和159.9～441.9 mg/kg;不同物种Cr毒性阈值由大到小顺序为小白菜>蚯蚓>土壤微生物,土壤微生物对Cr毒性最为敏感;在土壤Cr低含量(<112 mg/kg)条件下,3种测试物种对Cr毒性表...