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土壤中可生物降解微塑料对砷形态转化的影响

土壤中可生物降解微塑料对砷形态转化的影响

引用

第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：龚凯林彭程张卫赵子逸华东理工大学资源与环境学院华东理工大学国际卓越工程师学院

可生物降解塑料作为传统石化基塑料的替代品,在自然环境中短时间内难以完全降解,且易形成可生物降解微塑料(BMPs)。同时,BMPs还可能与环境中重金属等污染物相互作用,改变其环境归趋。本论文以聚乳酸微塑料(PLA-MPs)、聚己二酸/对苯二甲... 详细信息

可生物降解塑料作为传统石化基塑料的替代品,在自然环境中短时间内难以完全降解,且易形成可生物降解微塑料(BMPs)。同时,BMPs还可能与环境中重金属等污染物相互作用,改变其环境归趋。本论文以聚乳酸微塑料(PLA-MPs)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯微塑料(PBAT-MPs)等典型BMPs和重金属砷(As)为目标污染物,模拟黑土干旱和淹水条件(84天),研究土壤中BMPs对As形态转化的影响。主要结论如下:(1)明确了BMPs和As单一污染和复合污染下土壤理化性质的变化特征,发现BMPs减轻了As对土壤pH的影响,并提高了土壤有机质(SOM)的含量,淹水条件下PBAT-MPs显著降低了土壤阳离子交换量(CEC)。(2)利用Wenzel提取法表征了无机As形态,发现淹水条件下非专性吸附态砷占比较干旱条件低,PBAT-MPs显著降低了非专性吸附态砷比例;pH、溶解性有机质、CEC与非专性吸附态砷、专性吸附态砷含量负相关,与无定型铁铝氧化物结合态砷、晶质铁铝氧化物结合态砷、残渣态砷含量正相关;同步辐射微束X射线荧光(μ-XRF)分析结果表明土壤和BMPs中As和Fe、Mn微域分布高度相关。(3)利用宏基因组方法研究了BMPs和As复合污染下土壤微生物群落响应特征,As显著抑制了土壤微生物多样性;PBAT的添加降低了As与大部分微生物丰度的相关度。

关键词：微塑料可生物降解微塑料砷土壤复合污染

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青藏高原微塑料赋存特征和归趋分析

青藏高原微塑料赋存特征和归趋分析

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：冯三三卢宏玮薛宇轩李恒臣中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室

微塑料作为一种环境中普遍存在的新型污染物正在引起越来越多的关注。目前,国内外学者对平原地区的微塑料进行了大量的研究,而对江河源区等高海拔地区流域的微塑料组成及变化规律认识较少。本研究基于本课题组在2019到2022年间8次青藏... 详细信息

微塑料作为一种环境中普遍存在的新型污染物正在引起越来越多的关注。目前,国内外学者对平原地区的微塑料进行了大量的研究,而对江河源区等高海拔地区流域的微塑料组成及变化规律认识较少。本研究基于本课题组在2019到2022年间8次青藏高原科学考察中采集的170个水样和187个土壤样品,分析了高原水土环境中微塑料赋存特征和其潜在来源。对于水体,167个样品有微塑料检出,浓度在66.7～2000个/m3之间,在城市和大型湖泊附近检测到较高浓度的微塑料且与人类活动有关。对于土壤,184个土壤样品中检测到微塑料,浓度范围是0～260个/kg(低于大部分已研究地区)。水土中的微塑料分别以透明纤维和透明薄膜为主。来源分析表明洗衣废水和旅游业可能是水体微塑料的主要来源,而土壤微塑料主要来源是农业塑料覆膜的使用。高海拔地区的微塑料主要来源包括:大气沉降和交通行为(土壤)。基于改进的条件破碎模型将金沙江流域分为上、中、下三段,上段水体微塑料主要来源为大气传输,下段主要来源为人类活动(生活污水等)。金沙江流域中微塑料的潜在风险相对较低,河流中下游支流的汇入是下游地区潜在风险增加的重要原因。研究还初步揭示了高原特色环境变量水体离子和紫外辐射可能会促进水体微塑料的降解。

关键词：微塑料水体土壤人类活动青藏高原

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微塑料携带疏水性有机物从河流到海洋的传输过程

微塑料携带疏水性有机物从河流到海洋的传输过程

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：何慧麦磊曾永平暨南大学环境学院

疏水性有机污染物（hydrophobic organic contaminants,HOCs）在环境中广泛分布,包括合成麝香（synthetic musks,SMs）、紫外光吸附剂（ultraviolet absorbers,UVAs）、多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）、多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ether,PBDEs）和多氯联苯（polychlorinated biphenyls,PCBs）。河流径流中的微塑料（microplastics,MPs）是水环境中HOCs的重要运输载体,暴露于MPs和HOCs带来的复合污染会对水生生物产生不利影响。为了明确MPs携带的HOCs的环境浓度,必须了解MPs携带的HOCs在水环境中的污染现状。本研究选取了珠江三角洲12条支流和三个河口为采样点,报告了水表面漂浮的不同类型的MPs上携带的HOCs的浓度分布情况。聚乙烯（polyethylene,PE）、聚丙烯（polypropylene,PP）和聚苯乙烯是珠江水表面的主要MPs类型。除这三类聚合物之外的MPs检出率很低,故本文将其归类为"其他MPs"组。微塑料携带的∑SM、∑UVA、∑PAH、∑PBDE和∑PCB平均浓度分别为1790、5550、1090、412和107 ng g。而HOCs在PE、PP、聚苯乙烯和其他MPs上的平均浓度分别为9790、7220、72,500和55,800 ng g。结果表明,大多数HOCs或许没有在MPs和河水之间实现分配平衡,特别是PE和PP携带的HOCs。所有MPs携带的HOCs经三个河口流入沿海海域的月入海通量为2.8 g。由于PE在所有MPs中的质量浓度占比最大,因此PE携带的HOCs的月入海通量占比也最大（46%）。

关键词：

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微塑料对Cr(VI)在土壤-黄瓜中积累特征和毒性效应的影响机制

微塑料对Cr(VI)在土壤-黄瓜中积累特征和毒性效应的影响机制

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：乔治华张琪彭程张卫华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室

随着社会的发展,电镀、冶炼、农业活动等造成了土壤铬污染,由于Cr(VI)毒性强且不可生物降解,导致农业产量和质量下降,而工业原料、塑料降解和裂解等带来的微塑料对生态系统造成潜在威胁。微塑料和Cr(VI)的复合污染可能直接危害生物,或... 详细信息

随着社会的发展,电镀、冶炼、农业活动等造成了土壤铬污染,由于Cr(VI)毒性强且不可生物降解,导致农业产量和质量下降,而工业原料、塑料降解和裂解等带来的微塑料对生态系统造成潜在威胁。微塑料和Cr(VI)的复合污染可能直接危害生物,或通过植物吸收和食物链传递,对人体健康产生潜在危害。针对蔬菜受微塑料和重金属复合污染的问题,本研究选择聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)三种微塑料和Cr(VI)作为目标污染物,考察了微塑料对Cr(VI)胁迫下黄瓜根际土壤理化性质和微生物群落结构的影响,研究了土壤中微塑料和Cr(VI)长期复合污染对黄瓜铬积累和毒性效应的影响及机制。研究表明,三种微塑料对Cr(VI)胁迫下土壤微生物物种组成的影响在系统进化中保持一致性,其中变形菌门中的γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)在纲水平相对丰度最大。PE微塑料显著提高了Cr(VI)胁迫下黄瓜根部铬积累量,老化后的PLA微塑料显著降低了黄瓜各部位铬积累量。在Cr(VI)胁迫下,PE和PA微塑料促进生长,PLA则进一步减缓黄瓜生长。代谢组学表明,三种微塑料均干扰了Cr(VI)胁迫下黄瓜根系三羧酸循环和半乳糖代谢途径,使其应对土壤环境中Cr(VI)胁迫。论文可为科学评估农田土壤中Cr(VI)和微塑料复合污染的生态环境风险提供理论依据,从而推动农业和塑料产业的可持续发展。

关键词：微塑料 Cr(VI) 黄瓜生物积累毒性效应

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老化微塑料对日本虎斑猛水蚤的慢性毒性研究

老化微塑料对日本虎斑猛水蚤的慢性毒性研究

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：曹硕王莹李昭川张明兴王菊英国家海洋环境监测中心海洋化学室(海洋垃圾与微塑料研究中心) 上海海洋大学海洋生态与环境学院

微塑料具有粒径小、比表面积大等特点,极易成为微生物附着生长的载体。在天然海水老化作用下,微塑料表面形成由微生物群落构成的生物膜时,其理化性质会发生变化,影响其生物有效性和毒性效应。目前研究多集中于光降解对微塑料及其毒性效... 详细信息

微塑料具有粒径小、比表面积大等特点,极易成为微生物附着生长的载体。在天然海水老化作用下,微塑料表面形成由微生物群落构成的生物膜时,其理化性质会发生变化,影响其生物有效性和毒性效应。目前研究多集中于光降解对微塑料及其毒性效应的影响,其他老化作用如生物膜的形成对微塑料毒性机制的影响还有待研究。本研究旨在评估环境相关浓度10μm聚苯乙烯微球(55μg/L、550μg/L)在天然海水中老化60 d后全生命周期暴露对日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)的慢性毒性效应。结果表明,天然海水老化作用使微塑料显著抑制了猛水蚤的发育和繁殖能力。不同浓度的老化微塑料均显著延迟了猛水蚤从无节幼体发育至成体的时间,但猛水蚤的体长未受到显著影响。同时,老化微塑料显著延迟了猛水蚤的带卵时间、产卵时间,使产幼总数显著下降,550μg/L老化微塑料显著抑制了猛水蚤的繁殖能力,该浓度下未观察到母蚤进行产卵。未老化微塑料未显著影响猛水蚤的发育能力、带卵时间、产卵时间,但550μg/L浓度显著降低了猛水蚤的产幼总数。总体而言,在长期暴露过程中,环境特征微塑料对猛水蚤无明显的致死效应,但猛水蚤的发育和繁殖能力均受到不利影响。研究结果为真实环境条件下微塑料生态风险评估提供了科学依据。

关键词：微塑料老化生物膜慢性毒性日本虎斑猛水蚤

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典型微/纳塑料光老化行为及其生态环境效应研究

典型微/纳塑料光老化行为及其生态环境效应研究

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：王超谷成南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

因为微/纳塑料(M/NPs)可以吸附和携带水生环境中的各种污染物,以及其自身的潜在毒性效应,使得M/NPs成为全球关注的环境问题。本研究介绍了M/NPs的典型环境行为及其潜在机制。我们的结果表明,环境介质的差异会显著改变M/NPs的光老化进程... 详细信息

因为微/纳塑料(M/NPs)可以吸附和携带水生环境中的各种污染物,以及其自身的潜在毒性效应,使得M/NPs成为全球关注的环境问题。本研究介绍了M/NPs的典型环境行为及其潜在机制。我们的结果表明,环境介质的差异会显著改变M/NPs的光老化进程,而且光老化行为会显著影响其理化性质以及环境生态效应。第一,水体环境中的活性物质,如小分子有机酸,其光解产生的氧化性羟基自由基可以显著加快M/NPs的光转化速率(图1);第二,表层土壤条件下,空气湿度可以显著改变M/NPs光老化过程中表面官能团的生成,进而表现出显著的环境行为差异(图1);第三,光老化的M/NPs由于表面含氧官能团的产生,可以通过分子间氢键作用促进头孢类抗生素的水解反应(图1);第四,M/NPs光老化过程中产生的不饱和共轭烯烃结构,容易发生π-π*电子跃迁的性质,进而表现出强荧光特性,使用双光子激光共聚焦扫描显微镜可以对老化M/NPs在水生生物大型溞体内的摄取、排泄、迁移与富集过程进行荧光成像分析(图2);第五,M/NPs老化产生的亲水性含氧官能团更容易成为生物体内活性氧的进攻位点,一旦被生物摄取,老化的M/NPs表面更容易发生生物降解反应(图2)。因此,我们的研究将有助于深化对自然环境中M/NPs环境行为以及生态效应的理解。

关键词：微/纳塑料光老化界面催化荧光特性生物降解

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不同的生物可利用性微塑料表面耐药基因富集及传播风险

不同的生物可利用性微塑料表面耐药基因富集及传播风险

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：周倩张峻张道勇潘响亮浙江工业大学环境学院

微塑料作为新污染物在环境中普遍存在,为环境和生物体带来潜在风险。目前,传统不可生物降解微塑料因丰度高、类型多,已受到全球重点关注。为解决传统塑料污染问题,可生物降解塑料(BDP)逐渐应用到日常生产与生活中。然而,环境中BDP的存... 详细信息

微塑料作为新污染物在环境中普遍存在,为环境和生物体带来潜在风险。目前,传统不可生物降解微塑料因丰度高、类型多,已受到全球重点关注。为解决传统塑料污染问题,可生物降解塑料(BDP)逐渐应用到日常生产与生活中。然而,环境中BDP的存在是否会引起新的环境问题尚了解不足,尤其是微生物富集带来的耐药基因传播问题,研究非常有限。因此,本研究选取典型的可生物降解塑料聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和不可生物降解塑料聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),比较研究其在不同水环境(河水与海水)迁移过程中的抗生素抗性基因(ARGs)携载作用差异。结果显示,两种水环境中PBAT表面富集的ARGs相对丰度显著高于PET,表明ARGs富集与微塑料的生物利用性有关。当微塑料从海水迁移至河水后,PBAT表面大多数ARGs相对丰度显著升高,而PET则降低;而当其从海水进入淡水后,二者表面ARGs相对丰度均呈下降趋势。典型相关性分析表明两种微塑料表面ARGs变化与周围盐度密切相关。此外,微塑料周围海淡水环境的转变将增加多重耐药基因的富集与传播。共现性网络进一步分析可知,两种塑料富集耐药基因差异主要与变形菌门和水平基因转移有关。该研究能为环境BDP富集与传播耐药基因的风险评估提供基础数据与科学依据。

关键词：微塑料抗生素抗性基因多重耐药水平基因转移

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老化微塑料对海洋桡足类生物的毒性效应

老化微塑料对海洋桡足类生物的毒性效应

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：王莹申宇曹硕王菊英国家海洋环境监测中心海洋化学室(海洋垃圾与微塑料研究中心) 大连海洋大学海洋科技与环境学院上海海洋大学海洋生态与环境学院

海洋环境中的微塑料在老化作用下粒径和表面官能团等理化特性会发生改变,表面通过微生物定殖形成生物膜,产生影响生物摄食的信息素,进而影响微塑料的生物有效性和毒性。然而,目前关于老化微塑料对海洋生物的多世代毒性效应及其机制研究... 详细信息

海洋环境中的微塑料在老化作用下粒径和表面官能团等理化特性会发生改变,表面通过微生物定殖形成生物膜,产生影响生物摄食的信息素,进而影响微塑料的生物有效性和毒性。然而,目前关于老化微塑料对海洋生物的多世代毒性效应及其机制研究十分有限。本研究考察了在天然海水浸泡和振荡等作用下,10μm聚苯乙烯(polystyrene,PS)微球经过老化处理后的理化性质改变,老化PS微球在日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)体内的摄入和排出过程,以及老化微塑料对猛水蚤的慢性毒性效应。研究发现,在天然海水中老化90 d后的PS微球表面附着不规则形状物质,且存在聚集现象,出现羰基和羟基等新官能团,可能形成生物膜。90 d长期老化显著提高了猛水蚤对PS微球的摄入量,7 d短期老化作用显著促进了猛水蚤对PS微球的排出,老化时间延长可显著提高猛水蚤对PS微球的摄入速率和排出速率。60 d全生命周期暴露结果表明,老化PS微球显著影响猛水蚤的发育和繁殖,老化作用导致猛水蚤的发育时间、带卵时间和产卵时间显著延长,产幼体总量显著降低。本研究初步揭示了生物膜的存在如何改变微塑料对海洋桡足类生物的毒性效应,为真实海洋环境中的微塑料生态风险评价提供数据支撑和科学依据。

关键词：生物膜聚苯乙烯日本虎斑猛水蚤摄入和排出慢性毒性效应

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微塑料对土壤溶解性有机质和微生物的影响

微塑料对土壤溶解性有机质和微生物的影响

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：孙源泽汪杰中国农业大学资源与环境学院

塑料具有多种优良特性,被应用于人类生产生活的各个领域,全球塑料的使用量逐年递增。但目前对塑料的回收利用率低,导致塑料污染问题日益严重,塑料在环境中会逐渐破碎形成粒径较小的微塑料,作为一种新兴污染物,微塑料的环境行为和生态效... 详细信息

塑料具有多种优良特性,被应用于人类生产生活的各个领域,全球塑料的使用量逐年递增。但目前对塑料的回收利用率低,导致塑料污染问题日益严重,塑料在环境中会逐渐破碎形成粒径较小的微塑料,作为一种新兴污染物,微塑料的环境行为和生态效应在不断得到关注。土壤是微塑料重要的汇,其可以通过多种途径进入土壤,并对土壤生态系统的健康和功能产生威胁。本研究通过微宇宙培养试验,借助三维荧光-平行因子分析、FT-ICR-MS和宏基因组等技术手段系统探究了不同类型微塑料对土壤溶解性有机质(DOM)和微生物群落的影响。研究结果表明:可生物降解微塑料PBS和PLA能够显著提高土壤溶解性有机碳、DOM中蛋白质类组分和易变分子的相对含量,增加土壤DOM的不稳定性;可生物降解微塑料显著提高土壤微生物群落的演替速率、增加群落共现网络的复杂性和稳定性,使微生物群落构建受随机性过程主导增加;可生物降解微塑料PBS降低土壤DOM腐殖化程度,增加易被微生物利用组分进而影响微生物群落,PLA通过对土壤DOM和pH的双重作用改变微生物群落,而传统微塑料PE和PS则通过改变土壤理化性质间接影响微生物群落;可生物降解微塑料提高微生物对外源碳水化合物和氨基酸的吸收潜力,而降低相关代谢功能基因的表达。

关键词：微塑料微生物 DOM FT-ICR-MS 宏基因组

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微塑料介导下土壤-蚯蚓系统中溴系阻燃剂生物累积特征和毒性效应机制

微塑料介导下土壤-蚯蚓系统中溴系阻燃剂生物累积特征和毒性效应...

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：彭程张卫傅梦茹韩艳娜华东理工大学资源与环境工程学院

微塑料(MPs)和阻燃剂等新污染物复合污染的环境风险已成为近期研究前沿和热点问题。本研究利用LDA-BERT主题建模揭示了MPs对全球生态系统影响的研究时空规律,发现研究热点从水生生态系统转向陆地生态系统,从环境分布转向环境命运,从生...

微塑料(MPs)和阻燃剂等新污染物复合污染的环境风险已成为近期研究前沿和热点问题。本研究利用LDA-BERT主题建模揭示了MPs对全球生态系统影响的研究时空规律,发现研究热点从水生生态系统转向陆地生态系统,从环境分布转向环境命运,从生物摄入转向毒性效应,从生理毒性转向细胞和遗传毒性;此外,微塑料环境问题迫切需要更多发展中国家的关注。探究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)-MPs对蚯蚓中十溴二苯乙烷(DBDPE)吸收累积的影响机制,发现MPs共存显著促进蚯蚓组织与表皮富集DBDPE;MPs对DBDPE的载体效应直接增强其在土壤-蚯蚓系统中的生物利用率,同时MPs通过影响蚯蚓的组织形貌、生理活动、基因表达间接促进蚯蚓对DBDPE的累积。此外,比较了不同种类MPs介导下蚯蚓体内DBDPE的累积特征与毒性效应,发现三种MPs对蚯蚓累积DBDPE的促进效果为:聚乳酸(PLA)-MPs> PE-MPs>聚丙烯(PP)-MPs;MPs介导(尤其是PLA-MPs)显著加剧DBDPE对蚯蚓的神经毒性,乙酰胆碱酯酶与钙离子为敏感生物标志物;基于转录组学发现可生物降解MPs对蚯蚓的毒性高于传统石油基MPs。该研究为科学评估微塑料及其复合污染的生态环境风险提供理论依据。

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