土壤中微塑料復(fù)合污染研究進(jìn)展與展望

謝潔芬 ，章家恩 , ，危暉 , ，劉自強，陳璇

1.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室，廣東省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)重點實驗室，廣東 廣州 510642；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；3.廣東省現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)與循環(huán)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，廣東 廣州 510642

“微塑料（microplastics）”一詞在 2004年Science上被首次提出來（Thompson et al.，2004），環(huán)境中微塑料的污染也開始備受科學(xué)界的廣泛關(guān)注。微塑料通常指粒徑小于5 mm的塑料顆?；蛩槠?，具有薄膜、纖維或片狀等多種形態(tài)（Thompson et al.，2004），其分布呈現(xiàn)出全球化趨勢，在水、土、氣、沉積物等環(huán)境介質(zhì)中廣泛存在（駱永明等，2021；Batool et al.，2022；Liu et al.，2022）。目前已在全球多種土地利用類型的土壤中檢測到微塑料，其來源主要有生活垃圾、農(nóng)膜殘留、污水灌溉、污泥農(nóng)用、化肥施用、大氣沉降、垃圾填埋、滲濾液滲流等（楊杰等，2021）。據(jù)估算，陸地環(huán)境中微塑料的年輸入量是海洋環(huán)境的 4—23倍（Nizzetto et al.，2016a），且當(dāng)土壤中的微塑料達(dá)到一定量時，土壤的理化性質(zhì)、功能及生物多樣性等均會發(fā)生變化，從而誘發(fā)生態(tài)風(fēng)險（Rillig et al.，2020），甚至威脅人類健康。特別是自然界中的微塑料常與多種污染物共存，所引起的復(fù)合污染比微塑料單一污染更嚴(yán)重、可控性更低、防治對策更復(fù)雜。因此，在2016年召開的第二屆聯(lián)合國環(huán)境大會上，微塑料污染被上升為環(huán)境與生態(tài)科學(xué)研究領(lǐng)域第二大科學(xué)問題，與臭氧耗竭和全球氣候變化共同成為全球重大的環(huán)境問題。

當(dāng)前，環(huán)境微塑料污染正成為整個地球表層生態(tài)系統(tǒng)最嚴(yán)重的威脅之一（駱永明等，2021），需更加重視微塑料污染尤其是微塑料復(fù)合污染的研究。目前，在微塑料表面已檢測到重金屬、持久性有機污染物和抗生素等，微塑料作為這些污染物的載體，對土壤生態(tài)環(huán)境造成一定的復(fù)合效應(yīng)，相關(guān)學(xué)者也已展開關(guān)于微塑料與其他污染物的復(fù)合效應(yīng)研究（侯軍華等，2020）。但是，由于土壤微塑料研究起步較晚，對土壤環(huán)境中微塑料與其他污染物之間的互作、遷移、降解等還缺乏深入探究，對其復(fù)合污染效應(yīng)所帶來的生態(tài)風(fēng)險研究也存在一定爭議。因此，本文基于土壤微塑料復(fù)合污染物的來源，綜述了微塑料通過吸附作用、形成生物膜、釋放添加劑等3種途徑分別與土壤環(huán)境中多種污染物（重金屬、持久性有機污染物、抗生素）、微生物及自身釋放的添加劑等共同作用的過程，分析復(fù)合污染所引發(fā)的生態(tài)毒性效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上展望土壤微塑料復(fù)合污染研究的未來發(fā)展方向，旨在為深入探索土壤中微塑料復(fù)合污染的互作規(guī)律及相關(guān)機理提供參考，以進(jìn)一步全面評估其對土壤生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的風(fēng)險，為深入開展微塑料污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 土壤微塑料及其復(fù)合污染的研究現(xiàn)狀

以“Microplastics”和“微塑料”為檢索詞對 Web of Science（WOS）和CNKI的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（數(shù)據(jù)獲取時間段為2011年1月1日—2022年8月31日），得到熱點網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖（圖1）?？梢?，一是近11年來微塑料污染的主要研究熱點（圖1a）；二是海洋環(huán)境介質(zhì)仍是微塑料的熱點研究領(lǐng)域（圖1b），這可能與目前土壤環(huán)境中微塑料分離和檢測難度較大有一定關(guān)系（范玉梅等，2019；徐湘博等，2021）。值得一提的是，圖1a和圖1b中均出現(xiàn)“吸附（adsorption）”，表明微塑料的吸附作用受到的關(guān)注度較高。

圖1 基于VOSviewer分析的微塑料熱點網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖Figure 1 Hotspot network co-occurrence diagram based on VOSviewer analysis with microplastics as the search term

但是，隨著研究的不斷深入，近年來科學(xué)界對微塑料的研究從早期的海洋、淡水環(huán)境開始聚焦到土壤（Uzun et al.，2022；Yusuf et al.，2022）。以“Soil microplastics”和“土壤微塑料”為檢索詞對WOS和 CNKI的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主題檢索（數(shù)據(jù)獲取時間段為2011年1月1日—2022年8月31日），分別得到6356和646篇文獻(xiàn)，并從發(fā)表年份和數(shù)量兩個維度對獲得的文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析（圖2）。結(jié)果表明，近11年來，土壤微塑料相關(guān)的發(fā)文數(shù)量逐年增加，反映出土壤微塑料越來越受到國內(nèi)外重視；特別是近5年來，在WOS中檢索到的相關(guān)研究成果激增，可見該領(lǐng)域的研究水平和發(fā)展程度也在快速提升。同時，在以上WOS數(shù)據(jù)庫檢索的結(jié)果中繼續(xù)以“combined pollution”、“joint pollution”和“combined contamination”為檢索詞進(jìn)行主題檢索，分別得到的文獻(xiàn)數(shù)量為459、52和116篇，僅占以“soil microplastics”為主題詞檢索得到的文獻(xiàn)數(shù)量的7.5%、0.85%和1.9%；同樣，在上述CNKI數(shù)據(jù)庫檢索的結(jié)果中繼續(xù)以“復(fù)合污染”為檢索詞進(jìn)行主題檢索，得到63篇文獻(xiàn)，僅占以“土壤微塑料”為主題詞檢索得到的文獻(xiàn)數(shù)量的9.7%。這些數(shù)據(jù)說明目前已有的研究中大多數(shù)僅關(guān)注單一微塑料的污染，如微塑料自身的性質(zhì)特征、分布現(xiàn)狀或生態(tài)效應(yīng)等，對微塑料復(fù)合污染的研究并不多。

圖2 WOS，CNKI數(shù)據(jù)庫中以土壤微塑料為主題發(fā)表的文章數(shù)量分布（2011年1月1日—2022年8月31日）Figure 2 The number distribution of articles published on the theme of soil microplastics in WOS and CNKI databases (January 1, 2011?August 31, 2022)

2 土壤微塑料復(fù)合污染類型及效應(yīng)

微塑料通常和其他多種污染物共存于自然環(huán)境中，并通過不同途徑對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生復(fù)合污染。本文按照土壤環(huán)境中與微塑料形成復(fù)合污染的主要污染物的來源，將微塑料復(fù)合污染劃分為外源性復(fù)合污染和內(nèi)源性復(fù)合污染兩種類型。微塑料與土壤環(huán)境中的重金屬、持久性有機污染物和抗生素等常見污染物發(fā)生相互作用，共同對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)合污染，并引發(fā)一定的復(fù)合污染效應(yīng)，稱為外源性復(fù)合污染（即復(fù)合污染物源于土壤環(huán)境但與微塑料互作產(chǎn)生交互效應(yīng)）；內(nèi)源性復(fù)合污染是指微塑料進(jìn)入土壤后，由于發(fā)生老化、磨損等，自身的添加劑逐步被釋放并與微塑料共存于土壤環(huán)境中，共同對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)合污染，引發(fā)一定的復(fù)合污染效應(yīng)（即復(fù)合污染物源于微塑料釋放并產(chǎn)生污染效應(yīng)）。此外，微塑料的“載體效應(yīng)”會影響污染物的環(huán)境行為，可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的交叉復(fù)合污染。

目前已有諸多研究證實微塑料能通過吸附土壤環(huán)境中的其他污染物、與土壤微生物發(fā)生作用、自身釋放添加劑等3種途徑（李愛峰等，2019；侯俊等，2020；李昇昇等，2020）對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生復(fù)合污染（表1）；同時，復(fù)合的污染物還可能會促使微塑料自身性質(zhì)改變而發(fā)生降解等（Zettler et al.，2013）。但由于微塑料和污染物相互作用的機理非常復(fù)雜，現(xiàn)階段對微塑料-污染物復(fù)合體系的作用機制尚未深入探究，對微塑料復(fù)合污染的生態(tài)毒性效應(yīng)和機理還不明確。因此，從復(fù)合污染對農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)影響的視角出發(fā)，有必要深入開展土壤微塑料和污染物間產(chǎn)生互作的規(guī)律及機理等的研究，為評估生態(tài)環(huán)境風(fēng)險和促進(jìn)農(nóng)田土壤微塑料污染風(fēng)險管控和治理提供科學(xué)依據(jù)。

3 土壤微塑料與其他污染物的互作

根據(jù)上述微塑料復(fù)合污染的內(nèi)源性及外源性特點，歸納出目前土壤微塑料和污染物共同作用的3種主要類型：一是與重金屬、持久性有機污染物、抗生素等污染物發(fā)生吸附作用；二是與微生物（病原菌等）形成生物膜；三是與自身釋放的添加劑或單體形成共同污染。不同互作類型的復(fù)合污染行為，對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不同的污染效應(yīng)。

3.1 發(fā)生吸附作用

微塑料具有粒徑小、比表面積較大、疏水性強等特點（Wang et al.，2022），能與土壤中的重金屬、持久性有機污染物和抗生素等發(fā)生吸附作用。多數(shù)研究認(rèn)為，微塑料與污染物分子間存在多種相互作用（Hüffer et al.，2016）（圖3），吸附主要取決于聚合物與化學(xué)物質(zhì)之間的親和力，即通過范德華力、色散力、誘導(dǎo)力等分子間作用力（褚獻(xiàn)獻(xiàn)等，2021），且兩者間的靜電和疏水等是相互作用的主要機制（萬紅友等，2022）。對微塑料和污染物的吸附過程研究，大多是通過建立吸附的等溫線和動力學(xué)兩類模型，前者可揭示吸附劑-吸附質(zhì)之間的相互作用；后者有助于評估吸附效率、了解限速步驟及確定吸附機理（李守益，2019）。例如，疏水性有機化合物在塑料聚合物上的吸附通常符合雙模態(tài)聚合物吸附模型，主要包括吸附和分配兩種機制（Wang et al.，2018）。

圖3 微塑料與污染物之間相互作用的主要機理Figure 3 Main mechanism of interaction between microplastics and pollutants

3.1.1 微塑料吸附土壤中其他污染物

目前有關(guān)微塑料與土壤中其他污染物的吸附研究，主要集中在與典型重金屬、持久性有機污染物、抗生素等的吸附，主要包括互作機理、影響因素及產(chǎn)生的復(fù)合污染效應(yīng)等（表2）。

表2 微塑料對土壤中部分典型污染物的吸附作用Table 2 Adsorption of microplastics on typical pollutants in soil

3.1.2 影響吸附作用的因素

微塑料類型。環(huán)境中常見的微塑料主要有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚酰胺（PA）等。由于不同組成成分的微塑料在結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)及帶電性等均存在較大差異，加上其聚合物形成過程中的鏈排列緊密度不同，因此，微塑料比表面積、疏水性、風(fēng)化過程中性質(zhì)變化程度等均不一樣，導(dǎo)致其對污染物的吸附能力各不相同（周倩等，2018）。例如PS主要是通過π-π鍵與其他芳香族有機化合物發(fā)生相互作用（Mei et al.，2020）；PA因存在由C–O鍵和N–H鍵組成的酰胺基，容易通過氫鍵與污染物形成吸附，且吸附能力遠(yuǎn)大于其他材質(zhì)的微塑料（宋歡等，2019）。

微塑料粒徑。在一定范圍內(nèi)，微塑料的粒徑與其比表面積和有效吸附位點數(shù)量均呈反比，且粒徑越小，表現(xiàn)出越強的吸附能力（王一飛等，2019）。例如，粒徑為0.5 μm的PS相比6.0 μm的PS，其對Cu2+的吸附能力顯著增強（付東東等，2019）；而粒徑小至50 nm時，其比表面積減小，團(tuán)聚作用增大，吸附能力反而降低（王一飛等，2019）。

微塑料老化。環(huán)境中的微塑料在紫外線、熱降解、生物降解等作用下會逐漸老化，其表面結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、穩(wěn)定性及流動性等會發(fā)生改變，影響吸附能力（褚獻(xiàn)獻(xiàn)等，2021）。例如，使用雙氧水及芬頓試劑處理PS，發(fā)現(xiàn)PS上的裂縫增多，且產(chǎn)生更多的活性位點和含氧官能團(tuán)，對 Cd2+的親和力明顯增強（Lang et al.，2020）；經(jīng)過紫外照射過的PS，其晶體結(jié)構(gòu)有較大變化，表現(xiàn)在PS表面含氧官能團(tuán)和水分子容易生成氫鍵，導(dǎo)致其可用的吸附位點數(shù)量減少，吸附能力下降；但也有研究發(fā)現(xiàn)，紫外老化處理幾乎不改變PE的吸附能力（徐鵬程等，2020）。

共存離子特征。共存離子類型及離子強度均影響吸附過程。一方面，共存的離子可能會對吸附位點產(chǎn)生競爭或影響彼此的離子存在形式。例如，在研究腐殖酸對 PS和PE吸附四溴聯(lián)苯醚的影響時發(fā)現(xiàn)，腐殖酸增多后，腐殖酸不僅會占據(jù)微塑料表面部分吸附位點，還可能和四溴聯(lián)苯醚產(chǎn)生互作，對微塑料吸附能力有影響（徐鵬程等，2020）；在單一的 Cu2+溶液中，因 Cu2+易水解形成[Cu(H2O)4]2+，影響Cu2+與PS的有效接觸，而在Cu2+和 Zn2+共存溶液中，Zn2+能水解產(chǎn)生[Zn(OH)(H2O)3]NO3，對Cu2+水解具有抑制作用，間接促進(jìn)了PS對Cu2+的吸附（付東東等，2019）。另一方面，微塑料和污染物因靜電作用產(chǎn)生的吸附受到溶液離子強度的影響。例如，Na+和 Ca2+離子濃度越高，經(jīng)老化后的PP對三氯生（TCS）的吸附能力越強（Wu et al.，2020）。

土壤pH。土壤pH值對微塑料表面的官能團(tuán)質(zhì)子化程度、污染物的化學(xué)性質(zhì)及存在形式等均有直接影響。例如，當(dāng)pH值較低，一方面，微塑料表面因質(zhì)子化呈正電性，增加了與金屬離子間的靜電排斥力，影響有效吸附；另一方面，金屬陽離子與H+存在競爭性吸附，使得微塑料表面部分吸附位點被H+所占據(jù)，降低其吸附重金屬的能力。而當(dāng)pH值較高，金屬離子容易發(fā)生絡(luò)合作用產(chǎn)生絡(luò)合物沉淀，對吸附不利。例如，3種土壤微塑料PE、PS和PA，在不同的土壤pH環(huán)境下對四環(huán)素（TC）的吸附量不同，其中，在中性條件下PE對TC的吸附量最大，在酸性條件下PS對TC的吸附量最大，而pH對PA吸附TC的影響較小，且隨著pH增加吸附量降低（楊杰等，2019）。但由于在土壤環(huán)境中已有研究較少，相關(guān)結(jié)果（觀點）尚需進(jìn)一步研究以提供更有力的證據(jù)。

此外，環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可利用性以及生物膜的阻礙等（Foulon et al.，2016），都可能削弱微塑料對污染物的吸附。

3.2 形成生物膜

目前，對微塑料與生態(tài)系統(tǒng)中的細(xì)菌等微生物之間的相互作用知之甚少，但微生物在微塑料與生態(tài)系統(tǒng)各級消費者之間的生物、化學(xué)和物理相互作用中發(fā)揮重要作用（Oberbeckmann et al.，2015；Rummel et al.，2017），而微塑料除了影響微生物群落的組成和結(jié)構(gòu)，還能吸附微生物并使其大量繁殖，并通過形成生物膜促進(jìn)抗生素抗性基因、病原菌和耐藥菌的傳播（Wang et al.，2020；褚獻(xiàn)獻(xiàn)等，2021），甚至造成外來物種入侵等，給生態(tài)系統(tǒng)帶來直接或間接危害。微塑料和生物膜之間的相互作用十分復(fù)雜。1972年，有學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)了漂浮在馬尾藻海水中的微塑料，并從上面附著的水憩和硅藻推測，可能還有其他的微生物（Carpenter et al.，1972）；隨后，在土壤中也有相關(guān)研究證明微生物能長期吸附在微塑料上并形成生物膜（Kettner et al.，2017）。近年來，微塑料和微生物間形成的生物膜成為兩者相互作用的研究焦點，對預(yù)測微塑料在不同生態(tài)環(huán)境中的環(huán)境行為及歸趨至關(guān)重要。已有研究發(fā)現(xiàn)聚乙烯微塑料不僅能夠明顯富集sul1，sulA/folP-01，tetA，tetC，tetX和ermE等ARGs的豐度，還能富集sulA/folP-01和tetA等周圍水體中沒有的ARGs（Wang et al.，2020），而當(dāng)微塑料表面上的大量致病菌耐藥菌進(jìn)入環(huán)境后，很可能誘發(fā)微生物間的基因交流，引發(fā)病原菌致病基因和抗性基因發(fā)生水平轉(zhuǎn)移，最終造成抗生素抗性基因不可控傳播和大面積爆發(fā)耐藥致病菌，甚至引發(fā)生態(tài)災(zāi)難（田其凡等，2020）。

3.2.1 生物膜的形成過程

由于微塑料能長期穩(wěn)定存在土壤環(huán)境中，且自身的特性，能為多種微生物提供物理想的生態(tài)位和吸附位點（Carpenter et al.，1972；Zettler et al.，2013），促使微生物在其表面快速定殖，并生長為不同于土壤土著的微生物群落，最終形成生物膜（季夢如等，2020）。但在形成生物膜前，大部分微塑料表面會先形成一層起橋梁作用的調(diào)節(jié)膜，該膜由無機和有機物質(zhì)組成，微生物在這層膜上先迅速定殖后才逐漸形成生物膜（Bakker et al.，2003）。目前大部分研究認(rèn)為生物膜的形成需經(jīng)歷3個主要階段：包括原始定殖階段，由細(xì)菌等先可逆性占據(jù)微塑料表面并調(diào)節(jié)膜發(fā)生作用；生長階段，微塑料表面不可逆的黏附蛋白及次生物種分泌胞外多聚物、或形成菌毛等的作用下，基質(zhì)特性被誘變；成熟階段，微生物不斷增殖最終形成具有獨特生態(tài)位的各種微生物群落（Zettler et al.，2013；De et al.，2015；Arias-Andres et al.，2018）。

3.2.2 影響生物膜形成的因素

微塑料理化性質(zhì)不同導(dǎo)致細(xì)菌定殖差異。微塑料對微生物的選擇性和代謝適應(yīng)性對細(xì)菌的定殖起主導(dǎo)作用。一方面是由于微塑料作為人工高分子聚合物，主要組成成分是碳?xì)湓?，可作為環(huán)境中異養(yǎng)微生物碳源的來源，為其定殖提供基礎(chǔ)養(yǎng)分（Oberbeckmann et al.，2015）；另一方面，微塑料對擬桿菌、厚壁菌及變形菌等特定的生物分類群有潛在的代謝適應(yīng)性，能為其提供有益的生態(tài)位（Roager et al.，2019）。也有研究發(fā)現(xiàn)，定殖早期塑料顆粒附著的微生物群落組成是由顆粒附著能力決定（Datta et al.，2016）。此外，微塑料的疏水性、表面能、結(jié)晶度等會影響其與細(xì)菌的相互作用。

環(huán)境特異性對生物膜積累生物量和異養(yǎng)活動產(chǎn)生影響。Foulon et al.（2016）發(fā)現(xiàn)，Zobell培養(yǎng)基中定殖顆粒的比例要高于其他培養(yǎng)基，說明微生物定殖與環(huán)境的營養(yǎng)可利用性有關(guān)；其他環(huán)境因子也會影響微塑料上細(xì)菌群落的多樣性，如光照、鹽度、溫度、含氧量、氧化還原電位以及海洋沉積物中無機碳和總有機碳的含量等（De et al.，2015）。也有研究發(fā)現(xiàn)，鏈霉菌自身對紫外線輻射有一定抵抗力及對烴有較強的降解能力，因此，在光環(huán)境下具有生長選擇優(yōu)勢，相對豐度高（Pinto et al.，2019）。

生物膜上微生物的群落演替過程導(dǎo)致其組成變化。隨著微塑料暴露時間越長，附著在上面的真核生物的占比會越大（徐希媛等，2019），微生物相對豐度也處于動態(tài)變化中，因此，在不同的采樣點，微生物豐度和群落結(jié)構(gòu)均有較大差別。

3.2.3 微塑料與微生物的互作

微塑料和生物膜相互作用極為密切。一方面，微塑料作為微生物獨特的棲息地，同時也是微生物的載體，能促進(jìn)微生物（如抗生素抗性基因及病原菌等）在各環(huán)境介質(zhì)中遷移；另一方面，生物膜的形成對微塑料自身的密度、疏水性、化學(xué)官能團(tuán)、粗糙度等理化性質(zhì)及表面形貌都產(chǎn)生一定影響（Rummel et al.，2017；Tu et al.，2020）。生物膜形成后可能會阻礙微塑料與其它物質(zhì)接觸（褚獻(xiàn)獻(xiàn)等，2021），從而改變微塑料的吸附性和影響與其他物質(zhì)形成的復(fù)合污染，甚至減緩污染物的釋放（Zhang et al.，2018a）；而且生物膜上微生物基因的多樣性，使其成為不同基因之間進(jìn)行交流的重要場所，且可能從中獲得具有共耐藥性或交叉耐藥性特點的人類致病細(xì)菌（Imran et al.，2019），同時微塑料作為耐藥菌和耐藥基因的載體，加速了其在環(huán)境中的傳播，對生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。以生物膜形式附在微塑料表面上的微生物，具有重要的生態(tài)優(yōu)勢，可作為營養(yǎng)物質(zhì)積累的熱點、協(xié)調(diào)復(fù)雜基質(zhì)的降解及提高生態(tài)穩(wěn)定性等（鞠志成等，2021），甚至能在一定程度上促進(jìn)微塑料降解（Zettler et al.，2013）；但是，附著在微塑料表面的細(xì)菌，積累后產(chǎn)生生物毒性，一旦進(jìn)入生物體內(nèi)，則容易引發(fā)機體感染（Richard et al.，2019）。

3.3 釋放添加劑

常見的微塑料添加劑有鄰苯二甲酸鹽酯（PAE）、雙酚A（BPA）、壬基酚（NP）和溴化阻燃劑（BFR）。大多數(shù)添加劑具有生物毒性（Hermabessiere et al.，2017），例如在歐盟，已禁止被大量用作塑料增塑劑及抗氧化劑的壬基酚，被證明可能會破壞免疫系統(tǒng)甚至致癌等。微塑料能向環(huán)境中釋放添加劑或小分子單體，如阻燃劑、塑化劑和著色劑等（Koelmans，2015），例如，微塑料釋放酞酸酯類物質(zhì)，對土壤中微生物的多樣性產(chǎn)生影響（You et al.，2019）。迄今為止，僅少數(shù)研究涉及檢測從海洋微塑料中釋放的添加劑（Faure et al.，2015），而微塑料釋放的添加劑及其在土壤中的遷移規(guī)律和潛在生態(tài)風(fēng)險仍未被足夠重視。

3.3.1 添加劑的釋放規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險

微塑料主要來源于塑料制品，兩者添加劑的組成及比例相似、釋放的速度及機制有關(guān)聯(lián)（陳蕾等，2021）。由于土壤中微塑料添加劑相關(guān)研究較為缺乏，在此，以塑料中添加劑的釋放和遷移規(guī)律為參照，分析微塑料添加劑釋放的規(guī)律及潛在的生態(tài)風(fēng)險。

在生產(chǎn)及加工塑料制品時，經(jīng)常會大量加入多種添加劑以提高塑料制品的性能和延長其使用壽命（徐擎擎等，2018），例如雙酚A是最常用的添加劑，年產(chǎn)量超300萬噸。由于這些化學(xué)物質(zhì)添加到聚合物中時，并非通過化學(xué)鍵與聚合物相連，而是物理混合的方式（Chen et al.，2013），因此，很容易受到各種環(huán)境介質(zhì)如紫外線、溫度、土壤的酸堿性、可溶性有機質(zhì)等的作用（任欣偉等，2018），釋放出有毒添加劑，造成更加嚴(yán)重的二次污染，也成為新的污染源。有學(xué)者采集了潮灘的微塑料樣品，從中提取到鄰苯二甲酸酯及磷系阻燃劑等，并檢測到其中的三（氯異丙基）磷酸酯（TCPP）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 84.4 μg·g?1（Zhang et al.，2018b）。同時，大多數(shù)添加劑具有毒性，可能會干擾神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致動物產(chǎn)生遺傳性畸變、人體內(nèi)分泌功能受損甚至影響生殖發(fā)育等（劉沙沙等，2019）。例如主要用于聚氯乙烯塑料的增塑劑鄰苯二甲酸酯類，在全球生產(chǎn)及使用量最大，是一類典型的內(nèi)分泌干擾物，其添加比例按重量計可高達(dá) 10%—60%（Net et al.，2015），但在很低的劑量時就會對生物產(chǎn)生明顯的生殖毒性（張悅等，2019）。

3.3.2 影響添加劑釋放的因素

添加劑釋放的量和速度受到多種因素影響，不同類別的塑料制品、添加劑的特性及化學(xué)結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、人為因素等（陳蕾等，2021）。例如，光照后發(fā)生老化的微塑料，表面形成的極性基團(tuán)能降低添加劑在塑料表面的吸附，并加速其向環(huán)境中釋放（Paluselli et al.，2019）。但目前為止，有關(guān)塑料制品中添加劑的釋放及所引發(fā)的生物毒性相關(guān)的研究并不多，其在環(huán)境中的釋放路徑和轉(zhuǎn)化機理還不清晰，與微塑料產(chǎn)生的復(fù)合污染及毒性機制研究幾乎空白。因此，需進(jìn)一步深入開展相關(guān)研究，以便對微塑料的生態(tài)風(fēng)險有更科學(xué)的評估，減少塑料添加劑對生態(tài)環(huán)境及人類健康的潛在危害。

4 研究展望

微塑料污染作為新型的全球生態(tài)環(huán)境問題，對地球表層生態(tài)系統(tǒng)帶來的潛在威脅及產(chǎn)生的生態(tài)毒害，是當(dāng)前環(huán)境研究領(lǐng)域的研究熱點之一，其中，微塑料與污染物形成的復(fù)合污染是研究其生態(tài)毒理效應(yīng)的關(guān)鍵。微塑料除自身物理毒性外，其復(fù)合污染及作為載體經(jīng)食物鏈和食物網(wǎng)絡(luò)延伸的生態(tài)風(fēng)險，將其生態(tài)毒理效應(yīng)通過分子和細(xì)胞途徑擴(kuò)大，最終影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)及人類健康。因此，今后在土壤微塑料復(fù)合污染方面，亟待開展以下幾方面的深入、系統(tǒng)與前瞻性理論與應(yīng)用研究。

（1）在微塑料的內(nèi)源污染研究上，探討土壤微塑料自身化學(xué)添加劑釋放的規(guī)律和機理，全面評估復(fù)合污染對土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的毒性效應(yīng)。

（2）在復(fù)合污染的聯(lián)合效應(yīng)上，關(guān)注微塑料與其他污染物之間的交叉污染效應(yīng)，完善生態(tài)風(fēng)險評估模型，并利用大數(shù)據(jù)管理平臺，精準(zhǔn)評估復(fù)合污染的劑量-生物效應(yīng)及健康風(fēng)險。

（3）在復(fù)合污染的防治技術(shù)上，揭示微塑料與土壤中微生物的互作機理及生物膜效應(yīng)，深入探索土壤環(huán)境中利用微生物主導(dǎo)進(jìn)行生物修復(fù)去除微塑料的關(guān)鍵技術(shù)。

（4）在復(fù)合污染的生態(tài)風(fēng)險評估上，研究微塑料復(fù)合污染對土壤-植物根系-植物地上部植株的遷移與聯(lián)動作用機制及生態(tài)毒理效應(yīng)，進(jìn)而精準(zhǔn)評估其對地上部生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)及植物-土壤生態(tài)系統(tǒng)功能影響的總體風(fēng)險。