塑巖：成因、分布與微塑料釋放特征

王劉煒，侯德義

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100084

自工業(yè)革命以來，全球人口的快速增長與經(jīng)濟的飛速發(fā)展對地球地貌與環(huán)境造成了巨大影響，人類活動對地球的改變開創(chuàng)了一個全新的地質(zhì)年代——人類世(Anthropocene)[1-2]. 這一概念被2008 年由英國著名地質(zhì)學(xué)家Jan Zalasiewicz 正式提出，認為人類對地球的影響已經(jīng)足以讓地球結(jié)束全新世(Holocene)、步入形成一個新的地質(zhì)年代[3]. 然而，由于缺乏人類改造地球地質(zhì)記錄的直接證據(jù)，目前學(xué)界對這一科學(xué)與社會交叉的概念仍存在一定爭議. 找到地球地層中可見、可測度的標志物，可作為地質(zhì)學(xué)界所公認的“金釘子”(Global Boundary Stratotype Section and Point，GSSP)，為人類世的確立提供相應(yīng)的地層學(xué)依據(jù)[4-5].

沉積巖是地表最常見的巖石類型，是在地殼表層條件下，由母巖的風(fēng)化產(chǎn)物、生物物質(zhì)、宇宙物質(zhì)等，經(jīng)過搬運作用、沉積作用和成巖作用而形成的巖石[6].在地表出露的三大類巖石中，沉積巖占比高達75%[7].人類社會發(fā)展與沉積巖的開采與使用密不可分，從傳統(tǒng)農(nóng)耕文明到工業(yè)時代，人類社會對石灰?guī)r、砂巖、頁巖等沉積巖的開發(fā)與依賴程度逐漸增加. 與此同時，人為排放也造成了地表環(huán)境中沉積巖的污染，沉積巖成為了人類與自然環(huán)境相互作用與牽制的熱點區(qū)域[8-10].前期的研究在沿海和島嶼的沙灘上發(fā)現(xiàn)了塑料與巖石的結(jié)合物[11-13]；在2022 年7 月，筆者首次在陸地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了塑料與巖石的結(jié)合物，并首次證實塑料與巖石礦物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)成鍵作用[14]. 根據(jù)上述相關(guān)的科學(xué)證據(jù)，筆者在此提出并定義一種新的沉積巖類型——塑巖(plastistone). 塑巖是塑料與碎屑物質(zhì)膠結(jié)形成的沉積巖；在塑巖中，肉眼可見的塑料與沉積巖原始物質(zhì)成分在地殼表層的條件下，經(jīng)熔化-凝固、蒸發(fā)、吸附等物理、化學(xué)過程，發(fā)生了不可逆的結(jié)合. 需要指出的是，在英文語境下前人針對此類塑料巖石結(jié)合物存在多種表述，如“plasticrust”[13]、“anthropoquinas”[8]、“plastiglomerate”[15]、“plastitar”[16]、“plastistone”[17]等；考慮到其他類型沉積巖英文表述的習(xí)慣用法[7]，筆者采用“plastistone”概括這一新的沉積巖類型. 在這一新的沉積巖類型中，人類社會制造的塑料與巖石發(fā)生了結(jié)合作用，成為沉積巖地層的一部分，進而能夠被長期保存在地球的地質(zhì)記錄中.筆者在陸地生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)于塑巖的發(fā)現(xiàn)被Nature期刊于2023 年4 月以“Plastic Waste Found Chemically Bonded to Rocks in China”(在中國發(fā)現(xiàn)與巖石發(fā)生化學(xué)結(jié)合的塑料)為題進行專題報道，該文指出，塑巖的發(fā)現(xiàn)是“人類世”從一個抽象概念映射到現(xiàn)實世界地質(zhì)記錄的標志(Brings the Anthropocene home to the present … it helps make the Anthropocene tangible)[18]. 塑巖的形成，表明人類活動可作為一種新的地質(zhì)營力，產(chǎn)生區(qū)別于傳統(tǒng)自然界的風(fēng)化、剝蝕等作用之外，是一種有效的外動力地質(zhì)作用(exogenic geological process)[19-20].

本研究在梳理前人關(guān)于塑料與巖石結(jié)合物相關(guān)報道的基礎(chǔ)上，正式提出了塑巖的定義，梳理了塑巖的全球分布與潛在成因，并基于內(nèi)陸地區(qū)塑巖在我國的首次發(fā)現(xiàn)，進一步探究了塑巖在干濕循環(huán)情形下微塑料的釋放與粒徑分布特征，以對這一沉積巖的潛在生態(tài)風(fēng)險進行更加深入的探究.

1 塑巖分布特征與成因

根據(jù)筆者對塑巖的定義，其形成過程涉及塑料與地表出露的成土母質(zhì)或海灘沙粒、礁石等發(fā)生的物理或化學(xué)作用. 塑巖在全球5 大洲11 個國家被發(fā)現(xiàn)報道，其成因主要分為如下幾類(見表1).

表1 全球塑巖分布與成因Table 1 Global presence of plastistones and mechanisms for their formation

篝火與垃圾燃燒是已有報道中塑巖形成的重要原因. 這種塑巖通常發(fā)現(xiàn)于旅游勝地或人口密集的城市海灘，如美國夏威夷海灘、秘魯利馬海灘、日本山口市海灘等. 此類塑巖皆是在高溫燃燒作用下，塑料發(fā)生熔化并在凝固后與礁石或海灘沙粒發(fā)生融合形成的. 這一類塑巖通常還包裹有未燃盡的木屑、繩索等雜物[15]. 塑料碎片多是隨海浪沖刷堆積在海灘，并在篝火燃燒過程中變成此類塑巖；此外，在海灘上直接開展非法的垃圾露天焚燒，也是此類塑巖形成的重要過程. 例如，在孟加拉國海灘發(fā)現(xiàn)的塑巖，其成因是塑料垃圾在焚燒過程中和砂粒等無機顆粒發(fā)生了融合[21]. 需要指出的是，這一塑巖的形成過程與沉積巖的自然成巖過程具有本質(zhì)差異. 在燃燒作用下，塑料顆粒在很短時間內(nèi)即可與巖石發(fā)生不可逆的結(jié)合.

海浪拍打后物理結(jié)合是塑巖形成的另一原因. 這種塑巖通常發(fā)現(xiàn)于遠離人類活動的偏遠海島，如意大利吉廖島海灘、西班牙馬德拉島海灘. 在海浪的作用下，海洋塑料碎片拍打在海灘礁石上并通過物理作用結(jié)合. 除此之外，研究發(fā)現(xiàn)物理貼合的塑料可在太陽光照射下發(fā)生部分融化，更加緊密地固結(jié)在深色礁石上[23]. 這一塑巖的形成過程受人為擾動小，有研究提出假設(shè)，塑料物理貼合在巖石表面后，可以通過碳酸鈣等無機顆粒作為膠結(jié)體，發(fā)生類似于其他沉積巖的膠結(jié)成巖作用[8]. 后續(xù)研究需要針對偏遠地區(qū)發(fā)現(xiàn)的自然成因塑巖開展更加深入的研究，以加深對其形成過程的相關(guān)認識.

根據(jù)“相似相溶”原理，當海洋表面存在溢油時，海洋塑料傾向富集于油層而非水層[27]. 當海洋中含有塑料碎片的溢油擴散并粘附于海灘礁石上后，其在光照下發(fā)生部分蒸發(fā)，形成一層黑色的覆蓋物，這種覆蓋物是塑巖的另一形成機制[16]. 這一蒸發(fā)的機制與典型沉積巖類型——蒸發(fā)巖(evaporite)存在一定相似之處. 蒸發(fā)巖是含鹽度較高的溶液或鹵水，通過蒸發(fā)作用發(fā)生化學(xué)沉淀而形成的巖石，在自然界中普遍存在[28]. 與之相比，盡管此類塑巖與蒸發(fā)巖都是蒸發(fā)作用產(chǎn)生的，但這一類型的塑巖形成具有一定的偶然性，其產(chǎn)生是海洋溢油事故造成的結(jié)果.

近期(2023 年4 月)的研究在我國內(nèi)陸地區(qū)首次報道了以石英為主的土壤成土母質(zhì)通過化學(xué)配位作用成鍵結(jié)合的塑巖[14]. 筆者在沿位于我國廣西壯族自治區(qū)境內(nèi)的一條小溪附近開展土壤采樣時，偶然發(fā)現(xiàn)了4 塊塑巖，其塑料組成有三塊為低密度聚乙烯(LDPE)，一塊為聚丙烯(PP). 歷史上的洪水攜帶上游塑料沖刷、撞擊多棱角的巖石，是塑巖形成的前提條件[14]. 此外，當?shù)丨h(huán)境偏僻、人類擾動較小時，塑料得以在光照作用下發(fā)生氧化并與巖石發(fā)生長期的相互作用. 結(jié)合塑料厚度、氧化程度與當?shù)赝恋乩妙愋屯茰y，LDPE 與PP 分別來源于上游地區(qū)農(nóng)膜投加與一次性塑料袋使用[18]. 排除人為燃燒因素，此類塑巖的成因與海浪拍打后形成的塑巖較為類似. X-射線衍射結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石英和碳酸鈣可能在成巖過程中起到了關(guān)鍵的膠結(jié)作用[14].

作為人類活動與自然地質(zhì)過程交互的產(chǎn)物，塑巖在地球關(guān)鍵帶(Earth′s Critical Zone)中[29-30]，與不同圈層發(fā)生復(fù)雜的相互作用，是人類活動影響地質(zhì)循環(huán)過程的直接證據(jù). 這一新的沉積巖類型來源于人類圈的活動，并在篝火、沖刷等作用下直接進入巖石圈長期保存(見圖1). 在進一步的風(fēng)化作用下，塑巖自身粘附的塑料可產(chǎn)生微塑料，在流水作用下進入周邊環(huán)境介質(zhì)(如土壤)，并在水生動物、植物體內(nèi)積累，進入生物圈，隨著食物鏈最終返回人類圈，威脅人體健康(見圖1). 進一步研究塑巖的環(huán)境歸趨，是對其生態(tài)風(fēng)險進行有效管控的關(guān)鍵.

圖1 塑巖與地球關(guān)鍵帶圈層的相互作用關(guān)系Fig.1 Interaction of plastistone with spheres in the Earth′s Critical Zone

2 材料與方法

2.1 塑巖樣品采集與處理

塑巖樣品于2022 年7 月采集于我國西南地區(qū)某小溪旁(發(fā)現(xiàn)地坐標為24°50′48″N、107°37′25′E)，該區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年均降雨量為1 497.7 mm.在小溪旁共采集得到4 塊塑巖，對其形貌進行拍攝記錄，并將其裝入鋁盒運至實驗室開展后續(xù)分析. 將塑巖結(jié)合的塑料用不銹鋼鑷子小心剝離，用質(zhì)量分數(shù)為2%的十二烷基硫酸鈉(SDS)潤洗以去除表面附著的微生物[31]，隨后用超純水(電阻率18 MΩ·cm)潤洗3 次，置于室溫下風(fēng)干，進行后續(xù)實驗.

2.2 塑巖表征與分析

使用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)(Nicolet iS50 型，賽默飛世爾科技公司，美國)分析塑巖所結(jié)合的塑料的聚合物類型，掃描范圍為4 000~400 cm——1，分辨率為4 cm——1，確定出3 塊塑巖結(jié)合的塑料為低密度聚乙烯(LDPE)，1 塊為聚丙烯(PP)，其可能來源分別為農(nóng)膜與塑料袋制品的使用. 使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡和X 射線能譜儀(FESEM-EDS)(GEMINISEM 500 型，蔡司，德國)對塑巖表面形貌與元素分布進行觀測，對其中一片LDPE 和PP 塑料厚度進行定量分析，得出LDPE 厚度為(2.0±0.2) μm，PP 厚度為(25.4±0.2) μm.

2.3 干濕循環(huán)老化實驗

將上述已知厚度的LDPE 和PP 塑料裁剪為1 cm×1 cm 的正方形. 此外，使用薄膜吹塑機(SCM 20型，張家港市聯(lián)江機械有限公司)采用純LDPE 和PP 塑料制備了相同厚度的新LDPE 和PP 薄膜并裁剪為相同尺寸，其厚度通過FESEM 進行二次檢驗，以確保與塑巖剝離得到的塑料相同. 將裁剪得到的4 片塑料薄膜開展干濕循環(huán)老化實驗. 所有薄膜均使用超純水沖洗3 次，風(fēng)干后放入容積為40 mL 的玻璃瓶中. 向瓶中加入10 mL 超純水，放置于恒溫磁力攪拌器(HJ-4A 型，江蘇科析儀器有限公司)，在25 °C恒溫、300 r/min 條件下攪拌24 h，隨后將塑料薄膜從水中取出，風(fēng)干，隨即將其置入另一干凈的玻璃瓶中，加入10 mL 超純水開展下一個循環(huán). 共計開展10 次干濕循環(huán).

2.4 微塑料表征與分析

收集每次干濕循環(huán)老化過程后的水樣，將1 mL水樣滴入96 孔板，在40 °C 條件下烘干，每個樣品共使用6 孔，平行觀測6 次. 使用激光共聚焦顯微鏡(FV 3000RS 型，奧林巴斯，日本)對每個觀測孔中粒徑大于1 μm 的微塑料進行計數(shù). 使用ImageJ 軟件計算微塑料的數(shù)量與粒徑分布特征. 根據(jù)Kooi 等[32]提出的分類標準，將微塑料的形態(tài)分為纖維、碎片和圓球. 使用Wang 等[33]提出的條件概率老化模型〔見式(1)〕對微塑料的累積粒徑分布進行擬合，研究塑巖結(jié)合的塑料老化破碎、釋放微塑料的特征.

式中：x為微塑料的粒徑，μm；y為微塑料的累積粒徑分布情況，用個數(shù)累積占比表示；α為破碎參數(shù)；λ為范圍參數(shù)，μm——α.

此外，引入微塑料破碎維數(shù)的概念，對塑巖微塑料釋放特征進行更加深入的研究. 根據(jù)Cózar 等[34]和Kooi 等[32]提出的破碎理論，微塑料的破碎維數(shù)可根據(jù)式(2)確定：

式中，z為微塑料的個數(shù)占比，D為破碎維數(shù)，b為另一和微塑料粒徑表示單位相關(guān)的參數(shù).

微塑料定量計數(shù)數(shù)據(jù)以“平均值±標準誤”(N=6)的形式展示，所有擬合均在OriginPro 2018 軟件中進行，擬合P值均小于0.05. 使用單因素方差分析(oneway ANOVA)結(jié)合最小顯著性差異檢驗(Fisher LSD test)對組間均值差異進行比較，顯著性水平設(shè)為0.05，檢驗結(jié)果以字母形式標注于圖中.

3 結(jié)果與討論

3.1 塑巖形態(tài)學(xué)特征

塑巖的掃描電鏡圖譜與微區(qū)元素分析結(jié)果見圖2. 從圖2(a)可以看出，細碎的巖屑顆粒與塑料發(fā)生了吸附作用；從圖2(b)可以看出，塑料表面產(chǎn)生了一層生物膜，生物膜上同樣粘附了巖屑顆粒. 塑巖微區(qū)元素分析結(jié)果表明，所掃描區(qū)域同時出現(xiàn)了代表塑料的碳元素與代表礦物的硅、鋁、鐵元素，進一步印證了塑巖中巖石與塑料的穩(wěn)定結(jié)合作用〔見圖2(c)〕.前期研究[14]對塑巖開展了進一步的微觀表征，結(jié)合傅里葉變換紅外光譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)塑料表面發(fā)生了氧化，結(jié)合X-射線光電子能譜技術(shù)發(fā)現(xiàn)塑料與巖石形成了Si——O——C 化學(xué)鍵，結(jié)合X-射線衍射技術(shù)發(fā)現(xiàn)塑料出現(xiàn)了代表石英與碳酸鈣這兩種膠結(jié)物的衍射峰；除此之外，塑料表面還形成了獨特的微塑料群落結(jié)構(gòu).

圖2 塑巖表面形貌Fig.2 Surface morphologies of plastistone

3.2 微塑料粒徑分布特征

在老化1、5、10 次之后，塑巖累積微塑料釋放數(shù)量均顯著高于相同厚度的新塑料膜(P<0.05). 單次干濕循環(huán)可從塑巖剝離的LDPE、PP 塑料中分別釋放9.6×106、8.3×106個/m2微塑料顆粒；10 次干濕循環(huán)后，從塑巖剝離的LDPE、PP 塑料中分別累積釋放出1.03×108、1.28×108個/m2微塑料顆粒[14].

釋放出的微塑料的粒徑分布可以很好地被條件概率老化模型刻畫，擬合優(yōu)度R2值為0.94~0.99(見圖3 和表2). 超過80%的微塑料粒徑位于1~40 μm范圍內(nèi)，隨著老化次數(shù)的增加，破碎參數(shù)α總體呈上升趨勢. 從塑巖中剝離的LDPE 和PP 塑料在10 次老化后產(chǎn)生的微塑料的α均大于1，且均高于新塑料所對應(yīng)的α值(見表2). 在這種情形下，大粒徑微塑料破碎造成粒徑衰減的概率更大，具有更高的不穩(wěn)定性[33]. 盡管PP 塑料具有比LDPE 塑料更大的厚度，研究發(fā)現(xiàn)，在10 次老化后，從塑巖中剝離的PP 塑料較LDPE 塑料產(chǎn)生微塑料對應(yīng)的α更大，預(yù)示其在干濕循環(huán)過程中破碎老化的概率更大[33]. 條件概率老化模型認為，微塑料的粒徑分布不是一個偶然，而是按照條件概率破碎衰減的結(jié)果[33]. 前期研究針對區(qū)域、流域尺度開展微塑料污染調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)河流[35]、土壤[33-36]和沉積物[37]中微塑料的粒徑分布符合條件概率老化模型. 如Xu 等[35]發(fā)現(xiàn)長江三峽地表水體中微塑料的粒徑分布遵從這一規(guī)律，且水體中PE 塑料相較其他聚合物類型具有更大的破碎參數(shù)α，預(yù)示著大片PE塑料在該環(huán)境中破碎產(chǎn)生小粒徑微塑料的概率更大.Wang 等[33]發(fā)現(xiàn)北京市土壤中采集得到的微塑料的粒徑分布符合條件概率老化模型；與林地、城市公園等用地類型相比，農(nóng)田以及居民區(qū)土壤中的微塑料呈現(xiàn)出更加破碎的特征. 本研究的發(fā)現(xiàn)進一步說明，塑巖釋放的微塑料遵循條件概率分布特征.

圖3 塑巖與新塑料膜釋放的微塑料粒徑分布特征Fig.3 Size distribution characteristics of microplastics generated from plastistone and fresh plastic films

表2 微塑料粒徑分布條件概率老化模型擬合結(jié)果Table 2 Conditional probability-controlled aging modeling of microplastics

釋放出的微塑料的形狀特征見圖4. 從圖4 可以看出，不論何種塑料薄膜類型，其釋放出的圓球型微塑料均占到微塑料總數(shù)的60%以上. 相比之下，碎片和纖維狀微塑料占比均在20%以下. 圓球、碎片和纖維狀微塑料的占比不隨老化次數(shù)呈單調(diào)變化，而呈現(xiàn)出波動的趨勢. 塑巖結(jié)合的塑料釋放出的微塑料與新塑料膜釋放出的微塑料形態(tài)類似. 值得注意的是，不論何種塑料類型，其釋放出的圓球狀微塑料的平均粒徑顯著低于纖維與碎片(P<0.05)，預(yù)示著更大的可遷移性與環(huán)境風(fēng)險(見圖5)[38-39]. 相比之下，釋放出的纖維和碎片狀微塑料的平均粒徑不具有顯著性差異(P>0.05). 在10 次老化循環(huán)過程中，微塑料的平均粒徑不存在下降趨勢.

圖4 微塑料形狀分析Fig.4 Morphotype analysis of microplastics

圖5 不同形狀微塑料的平均粒徑Fig.5 Average sizes of microplastics with different morphotypes

3.3 微塑料破碎維數(shù)分析

將粒徑和微塑料個數(shù)占比分別取常用對數(shù)，利用線性擬合求得微塑料的破碎維數(shù)，結(jié)果見圖6 和表3. 粒徑與個數(shù)占比的常用對數(shù)值呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)性(見圖6)，擬合P值均小于0.002，R2均高于0.80，擬合效果較好. 這一顯著負相關(guān)性是由于塑料的破碎以及微塑料的產(chǎn)生是呈指數(shù)變化的[34]. 隨著老化次數(shù)的增加，從塑巖中剝離得到的LDPE 的破碎維數(shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，10 次老化后破碎維數(shù)為1.71，說明LDPE 的破碎過程存在先加劇后減緩的過程；但剝離得到的PP 的破碎維數(shù)恒定在2 附近，預(yù)示該類型塑料長期釋放微塑料的能力. 對于新塑料膜，其釋放LDPE 和PP 塑料的破碎維數(shù)均先升高后下降，說明塑料膜釋放微塑料的潛力存在限度，后期逐漸放緩. 不論何種塑料膜，其破碎維數(shù)總體在1.5~2.5 之間浮動，說明塑料膜呈現(xiàn)二維破碎的特征，在兩個方向上破碎產(chǎn)生微塑料顆粒，這一發(fā)現(xiàn)與已有研究[32,34,40]針對海洋微塑料破碎維數(shù)分析得到的結(jié)論一致. 造成二維破碎的原因可能與塑料在微觀尺度的結(jié)構(gòu)相關(guān)：一維高分子鏈之間存在交聯(lián)(crosslinking)，形成二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物[41]. 在老化過程中，除了一維高分子鏈發(fā)生氧化與斷裂，塑料分子鏈之間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)也會發(fā)生破壞，進而呈現(xiàn)出二維破碎的特征[42].

圖6 塑巖與新塑料膜的破碎維數(shù)Fig.6 Fragmentation dimension of plastistone and fresh plastic films

表3 微塑料破碎維數(shù)擬合結(jié)果Table 3 Fragmentation dimension modeling of microplastics

本研究進一步闡釋了塑巖這一新的沉積巖類型在干濕循環(huán)情形下長期釋放微塑料的潛力. 塑巖發(fā)現(xiàn)地毗鄰農(nóng)田，溪流季節(jié)性水位波動、降雨等過程可造成干濕循環(huán)，進而從塑巖中釋放出微塑料顆粒[43-44].具有高遷移性的球狀LDPE 和PP 微塑料可隨溪水進入周邊農(nóng)田土壤并能夠最終被作物吸收，進而通過食物鏈威脅人體健康[45-47]. 在全球變化的大背景下，洪水泛濫事件造成的干濕循環(huán)頻次增加，這一塑料的賦存形式較其他賦存形式存在較高的生態(tài)風(fēng)險. 后續(xù)研究應(yīng)進一步探究塑巖在自然界中產(chǎn)生的必要條件，識別其形成與富集的熱點區(qū)域，評價其在自然界老化過程作用下的潛在風(fēng)險.

4 結(jié)論

a) 根據(jù)塑料與巖石結(jié)合體的相關(guān)發(fā)現(xiàn)與報道，本文提出并定義一種新的沉積巖類型——塑巖(plastistone). 塑巖可作為人類世的標志物，保存在自然界地質(zhì)記錄中.

b) 與吹膜法制備的同等厚度新塑料膜相比，在干濕循環(huán)情形下塑巖結(jié)合的LDPE 和PP 塑料能夠釋放更多微塑料.

c) 塑巖結(jié)合的LDPE 和PP 塑料產(chǎn)生的微塑料的粒徑分布特征符合條件概率老化規(guī)律，PP 塑料釋放微塑料的能力更大.

d) LDPE 與PP 塑料呈現(xiàn)出二維破碎特征，在干濕循環(huán)下，LDPE 塑料的破碎維數(shù)先升高后降低至2以下，而PP 塑料的破碎維數(shù)維持在2 附近，預(yù)示后者具有長期釋放微塑料的潛力.

e) 塑巖結(jié)合的塑料在老化后釋放出的圓球型微塑料占到微塑料總數(shù)的60%以上，其平均粒徑顯著低于其他形狀，具有較高遷移性.

■ 責(zé)任作者信息

侯德義，清華大學(xué)研究生院副院長，環(huán)境學(xué)院長聘教授，博士生導(dǎo)師，土壤與地下水教研所所長；國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，聯(lián)合國國際土壤污染合作組織（INSOP）副主席，SCI期刊Soil Use and Management主編，Science of the Total Environment副主編. 主要從事土壤與地下水污染防治的科學(xué)研究和實踐應(yīng)用. 在Nature、Science、Nature Reviews Earth&Environment和Nature Sustainability等國際期刊上發(fā)表論文百余篇. 擔(dān)任科技部重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家，主持和參與編寫十余項國際及國內(nèi)技術(shù)標準與技術(shù)指南. 擔(dān)任英國土壤學(xué)會理事、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會土壤與地下水環(huán)境專業(yè)委員會副主任、中國生態(tài)學(xué)會污染生態(tài)專業(yè)委員會副主任等. 2021—2022 年連續(xù)入選科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”.