近日，资源与环境学院朱鲁生教授团队在《Journal of Hazardous Materials》在线发表了题为“Polyethylene mulch film-derived microplastics enhance the bioaccumulation of atrazine in two earthworm species (Eisenia fetidaand Metaphire guillelmi) via carrier effects”的研究论文。硕士研究生宋文慧为该论文的第一作者，李冰副教授和朱鲁生教授为该论文的通讯作者。
地膜因具有保温、保湿、抑制杂草生长以及提高作物产量等优点而被广泛应用于农业生产中。目前，地膜的生产原料多为高分子化合物聚乙烯，化学性质稳定，在土壤中难以降解。加之当前残留地膜回收再利用技术和机制欠缺，导致随着地膜使用量及覆盖面积的不断扩大，地膜残留问题日益突出。残留在土壤中的大块地膜在太阳辐射、风化、机械破碎以及微生物降解等共同作用下能够进一步破碎、裂解形成微塑料。
作为一类新型环境持久性污染物，微塑料不仅自身被发现具有潜在不良生态效应，其对共存污染物的环境行为和生物有效性也会产生重要影响。该研究发现莠去津在土壤、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）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）；Langmuir模型（R2>0.990）和Freundlich模型（R2>0.987）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；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>MFMPs>土壤的规律，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。
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。具体而言，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。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。
该研究揭示了地膜源微塑料对土壤中莠去津吸附-解吸行为及生物富集的影响及机制，可为全面评价土壤环境中微塑料与其他典型农药复合污染的环境风险提供科学依据。
图1. 地膜源微塑料对土壤中莠去津吸附-解吸行为及生物富集的影响及机制
该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131603
编 辑：万 千
审 核：贾 波
