微塑料对全氟化合物在土壤—孔隙水—植物系统中分配特征的影响机制

Microplastics exhibit great absorption capacity for organic contaminants, which raises the concern about their interaction mechanisms and combined toxicity. Agricultural soil is an important sink for both microplastics and perfluoroalkyl substances (PFASs). The accumulation of microplastics may affect the environmental behavior and bioavailibility of PFASs in soil. In this project, we employ polyethylene microplastics, as the dominant polymer type for agricultural film, and 11 PFASs to conduct the following research items. Firstly, we will study the absorption behavior of PFASs onto microplastics and clarify their interaction mechanisms by comprehensive analysis of absorption models and infrared spectra. Secondly, we will identify the distribution characteristics of PFASs within soil solid phase and pore water as a function of increasing microplastics addition, in order to reveal the effects of microplastics accumulation on the bioavailibility of PFASs in soil. Finally, using radish pot experiment, we plan to clarify variations in the bioaccumulation and translocation factors of radish for PFASs at the presence of microplastics and subsequently evaluate its risk to the quality safety of agricultural products. Results of this project may assist in scientifically cognizing the ecotoxicological effects of microplastics and PFASs on agricultural soil system.

微塑料对有机污染物有很强的吸附能力，两者的相互作用及协同毒性已成为当前研究的热点。农田土壤是微塑料和全氟化合物（PFASs）的重要储存库，微塑料的蓄积可能会改变PFASs在土壤中的环境行为和生物有效性。本项目以农用地膜的主要成分——聚乙烯微塑料和11种典型PFASs为对象，研究微塑料对PFASs的吸附行为，结合模型拟合和红外光谱分析，揭示微塑料与PFASs的相互作用机制；进而通过考察不同含量微塑料存在条件下，PFASs在土壤固相和孔隙水中分配特征的变化，推测土壤微塑料蓄积对PFASs生物有效性的影响；最后利用小萝卜盆栽实验，分析微塑料影响下作物不同器官对PFASs的富集和转运因子，并对农产品质量安全的风险进行评估。研究结果有助于科学认识农田土壤微塑料和PFASs复合污染的生态毒理效应。

微塑料和全氟化合物是两类典型新兴毒性污染物，其在环境中的广泛分布引起了人们对其生态风险的担忧。基于此，本项目围绕微塑料和全氟化合物两种新兴污染物，依次研究了全氟化合物在土壤中的吸附行为和作用机制，植物对全氟化合物的吸收、转运和影响因素，微塑料对土壤理化性质和陆生植物的影响。研究发现，全氟化合物在土壤中的吸附受有机质分配和阳离子桥的共同作用；植物能够通过根系和地上部吸收全氟化合物，而根系吸收是主要途径；植物对全氟化合物的吸收和转运受化合物的理化性质、植物生理特性和环境因素等的共同影响；土壤微塑料蓄积会影响土壤理化性质，改变土壤微生物群落结构，并对土壤动植物产生毒理效应；微塑料会通过根系和叶片吸收进入到陆生植物体内，并被转运到其他器官。本项目结果对准确评估陆地生态系统中微塑料和全氟化合物污染所引发的生态环境风险提供了理论支撑。