文章來(lái)源：城市環(huán)境研究所

基于改善土壤溫度、保持水分和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的能力，塑料地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。塑料地膜可被降解為粒徑小于5 mm的微塑料（MPs）并長(zhǎng)期儲(chǔ)留在水稻土中。MPs具有較大的比表面積、較強(qiáng)的疏水性和較長(zhǎng)的持久性。MPs被認(rèn)為是重金屬的有效載體，具有改變重金屬分布模式和生物利用度的潛力。有研究表明MPs可提高錳、銅、鉛、鉻和鐵的生物利用度，但針對(duì)價(jià)態(tài)更為復(fù)雜且易受環(huán)境因素影響的類(lèi)金屬砷（As）的研究則有限。在食物鏈中，As可通過(guò)生物蓄積和生物放大作用威脅人類(lèi)健康，特別是通過(guò)食用受As污染的大米。然而，關(guān)于MPs影響土壤As分布的有限研究集中在生物利用度上，未從遷移和轉(zhuǎn)化的角度開(kāi)展研究，也不清楚主要影響機(jī)制。此外，MPs的選擇集中于常規(guī)MPs，未針對(duì)現(xiàn)在使用日益增加的生物可降解MPs開(kāi)展對(duì)比研究。

中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所顏昌宙研究組選擇常規(guī)MPs和生物可降解MPs（PBS、PLA、PBAT）進(jìn)行微觀實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量水稻土中As化學(xué)分布、土壤理化指標(biāo)變化和土壤微生物群落變化，探索和論證其對(duì)As從水稻土向上覆水遷移和形態(tài)轉(zhuǎn)變的影響和機(jī)理。結(jié)果表明，60天內(nèi)，生物可降解MPs比傳統(tǒng)MPs更有效地增強(qiáng)了As的遷移，促進(jìn)了As（Ⅴ）向更利于遷移的As（III）和生物可利用As轉(zhuǎn)化。生物可降解MPs主要通過(guò)改變土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)，富集Firmicutes、Bacteroidota、Patescibacteria和Desulfobacterota等微生物，影響碳、氮、硫、鐵的生物地球化學(xué)循環(huán)，增加土壤中As還原（arrA）和As甲基化（arsM）基因含量，間接提高As（III）和生物可利用As的含量，促進(jìn)了As的遷移和轉(zhuǎn)化。其中，PBS的促進(jìn)作用最強(qiáng)，轉(zhuǎn)化形成更多的As（III）和生物可利用As。相對(duì)而言，常規(guī)MPs則主要通過(guò)改變土壤的pH、Fe含量和TOC含量影響As的生物利用度。生物可降解和常規(guī)MPs對(duì)As的直接吸附作用幾乎不會(huì)影響水稻土中As的遷移和轉(zhuǎn)化。

該研究比較了多種常規(guī)和生物可降解的MPs對(duì)淹水水稻土中As遷移和轉(zhuǎn)化的影響，并探討了主要作用機(jī)制，推進(jìn)了MPs對(duì)水稻土As生物地球化學(xué)循環(huán)影響的研究，有助于探討MPs和As復(fù)合污染潛在的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)，可為MPs和As復(fù)合污染的風(fēng)險(xiǎn)管控奠定理論基礎(chǔ)、提供科學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果以Effects of biodegradable microplastics on arsenic migration and transformation in paddy soils: a comparative analysis with conventional microplastics為題，發(fā)表在《危險(xiǎn)材料雜志》（Journal of Hazardous Materials）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

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微塑料對(duì)土壤中重金屬遷移轉(zhuǎn)化的主要影響因素及相互作用關(guān)系