微塑料对土壤中莠去津吸附-解吸行为及生物富集的影响

【作者】 黄新杰； 宋文慧； 李冰； 朱鲁生；

【机构】 山东农业大学资源与环境学院；

【摘要】 作为一种新型环境持久性污染物,微塑料除自身能够对生态系统产生不良影响外,其也可通过吸附-解吸行为对环境中共存污染物的生物有效性产生重要影响。然而,目前相关研究多集中于水环境,关于微塑料对土壤环境中共存污染物环境行为及生物有效性影响的研究相对较少。本研究分别以未老化聚乙烯地膜源微塑料（MFMPs）和田间老化聚乙烯地膜源微塑料（MFMPs-aged）为研究对象,以农田土壤为受试介质,研究了MFMPs和MFMPs-aged对土壤中莠去津吸附-解吸行为的影响,并通过开展蚯蚓富集实验研究了MFMPs和MFMPs-aged进入土壤后对莠去津在蚯蚓体内富集的影响。结果发现,莠去津在土壤、MFMPs和MFMPs-aged上的吸附动力学数据采用准二级动力学模型拟合效果较好（R²>0.990）,表明莠去津在土壤、MFMPs和MFMPs-aged上的吸附是一个复杂过程,受外表面扩散、颗粒内扩散以及吸附质与活性位点之间的相互作用等多种机制的共同影响^[1];Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地拟合莠去津在土壤、MFMPs和MFMPs-aged上的吸附过程,但Langmuir模型具有更好的拟合效果,表明莠去津在土壤、MFMPs和MFMPs-aged上的吸附是非均质表面上的单层或多层吸附,并且以单层吸附为主^[2]。莠去津在土壤、MFMPs和MFMPs-aged上的理论最大吸附容量呈现出MFMPs-aged(450±23mg·kg^-1)>MFMPs(398±16 mg·kg^-1)>土壤(367±10 mg·kg^-1)的规律,表明微塑料对莠去津的吸附能力高于土壤,并且田间老化过程显著增加了微塑料对莠去津的吸附能力。土壤、MFMPs和MFMPs-aged在模拟蚯蚓消化液中对莠去津的解吸量和解吸率均显著高于CaCl₂溶液,并且在不同背景溶液中土壤、MFMPs和MFMPs-aged对莠去津的解吸量和解吸率均呈现出MFMPs-aged>MFMPs>土壤的规律^[3]。向土壤中添加MFMPs和MFMPs-aged增加了土壤对莠去津的吸附-解吸能力,并且增加程度受微塑料添加量和田间老化过程的影响;即,随着微塑料添加量的增加,吸附-解吸能力增加效果更加显著;而在相同微塑料添加量下,添加MFMPs-aged后,大部分土壤-微塑料复合体系对莠去津的吸附-解吸能力较添加MFMPs显著提高^[4]。不同处理组蚯蚓体内莠去津浓度均呈现出随时间先升高后降低的趋势;对比蚯蚓体内莠去津最高浓度可以发现,MFMPs处理组蚯蚓体内莠去津浓度较未添加微塑料的染毒对照组高,但不显著,而MFMPs-aged处理组蚯蚓体内莠去津浓度则较MFMPs处理组和未添加微塑料的染毒对照组显著升高,表明MFMPs和MFMPs-aged的添加促进了莠去津在蚯蚓体内的富集,并且MFMPs-aged促进程度更显著^[5]。更多还原