土壤环境中微塑料的分异机制研究

基本信息
批准号:41877462
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:曾锋
学科分类:
依托单位:中山大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:崔昆燕,李硕聪,高瑞,阿布里孜•阿不都热合曼,梁伟倩,戴娟
关键词:
农业土壤环境行为新型污染物微塑料分异机制
结项摘要

With the development of facility agriculture, the residual plastic film pollution in the farmland soil is increasingly aggravated. The residual plastic films may be broken down and become small sized plastic particles, known as microplastics, smaller than 5 mm, by mechanical fragmentation, photochemical and biological degradation in the farmland soils. Microplastics can also enter the farmland soils by aerial deposition, irrigation water contaminated with microplastics, from residues of plastic covers used in agricultural or horticultural products, or by sewage sludge deposition. Microplastics are ubiquitous in the farmland soils. Soil aggregates are the basic unit of soil structure。Different fractions of the soil aggregates have different ways of interacting with microplastics due to their structural differences. There are also small and systematic differences in the properties of different MPs, which may lead to regular differences in some specific geochemical processes. However, little is known about the fractionnation characteristics and its formation mechanisms of MPs in farmland soils. Based on our previous research, the objectives of this research are to investigate the dynamic behavior of homo/heteroaggregation and the differences of the soil structure effects of microplastics in soils, using the stable carbon isotope technique, by means of laboratory incubation experiment and field sampling, respectively. The biochemical and physicochemical interactions among soil aggregate structure, soil organic matter fractions and MPs in soils will be discussed. With the dynamic change of microplastics leaching in soils, the transportation patterns of microplastics by soil organisms, and the specific distribution of microplastics in soils, the fractionnation mechanisms of microplastics in soil will be uncovered. Such information will provide a scientific basis for the environmental behaviors and ecological effects microplastics in soils.

随着设施农业的发展,农田塑料残膜污染日趋加剧。在太阳辐射、土壤生物和人为翻耕等作用下,土壤中的塑料残膜降解或碎裂形成“微塑料/MPs”。同时,由于污水灌溉、污泥施用和大气干/湿沉降等途径,MPs已成为农田土壤中普遍存在的环境污染物之一。土壤团聚体是土壤结构的基本单元。不同粒级土壤团聚体因其组成结构不同与MPs作用方式存在差异,不同MPs之间微小而系统的特性差异,在一些特定的地球化学过程中也产生规律的分异。然而,土壤环境中MPs的分异机制知之甚少。本项目基于前期的研究基础,通过室内模拟试验和野外采样观测,利用同位素示踪技术,研究土壤环境中MPs的聚集动态及其土壤结构效应,探讨土壤环境中MPs-土壤团聚体-土壤有机碳的耦合作用;结合土壤环境中MPs的淋滤特性,生物输移过程以及农田土壤MPs的特异性分布,阐明土壤环境中MPs的分异机制,为准确地评估土壤中MPs的环境行为与生态风险提供科学依据。

项目摘要

本项目基于前期研究的基础,通过室内模拟实验和野外采样观测,研究了土壤环境中 MPs 的聚集动态及其土壤结构效应, 探讨了土壤环境中 MPs-土壤团聚体-土壤有机碳的耦合作用;结合土壤环境中 MPs 的淋滤特性,生物输移过程以及不同类型和土地利用方式下农田土壤 MPs 的特异性分布,阐明了土壤环境中 MPs 的分异机制。主要研究结果如下:(1)探讨了微塑料与土壤组分(土壤孔隙水、黏土矿物和有机质等)的相互作用,以及其存在形态对土壤理化性质的影响。微塑料聚集存在明显的离子特异性效应,对土壤有机质吸附具有异质特性,土壤矿物质与微塑料相互作用形成有机-矿质复合体, 不同土壤环境中多因素耦合条件下,微塑料聚集体与环境污染物(如,疏水性有机污染物和重金属等)相互作用影响其环境行为。微塑料与土壤组分相互作用,影响土壤理化性质及其土壤结构效应,以及其本身的存在形态。(2)阐明了农田土壤中微塑料的特异性分布特征。农业土壤微塑料主要来源于农用塑料薄膜使用、农业用水灌溉、污泥堆肥及施用、垃圾填埋和大气沉降等。薄膜、纤维、碎片和微珠等微塑料的主要成分为聚丙烯、聚苯乙烯和聚乙烯等。不同土地利用方式下的微塑料差异明显。耕作层微塑料丰度高于犁底层。土壤微塑料在耕作、淋溶、生物扰动和重力作用下发生水平和垂直方向迁移。(3)阐明了不同土壤环境条件下微塑料在不饱和多孔介质中的行为。通过比较不同土壤环境因子条件下微塑料在不饱和多孔介质中的穿透曲线和滞留分布曲线,结合Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论、舒尔采-哈迪准则和双点位迁移模型,阐明了土壤pH、电解质种类、腐殖酸和表面活性剂对微塑料在不饱和多孔介质迁移行为影响的作用机制。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
3

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019

曾锋的其他基金

批准号:21077138
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:40572176
批准年份:2005
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:40172108
批准年份:2001
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:21377170
批准年份:2013
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61103202
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40971133
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

土壤环境有机磷酸酯阻燃剂空间分异机制研究

批准号:40971133
批准年份:2009
负责人:曾锋
学科分类:D0709
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
2

碳酸盐岩-土壤环境界面REE富集与分异的机理研究

批准号:40273015
批准年份:2002
负责人:孙承兴
学科分类:D0302
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
3

荒漠植物功能性状分异与土壤环境异质性之间的关系

批准号:31700354
批准年份:2017
负责人:张雪妮
学科分类:C0305
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
4

陆地水体过程中Y/Ho分异机制研究

批准号:40773011
批准年份:2007
负责人:王中良
学科分类:D0302
资助金额:39.00
项目类别:面上项目