CREST | 青岛科技大学王发园团队：微塑料与土壤动物的相互作用

导读

青岛科技大学王发园团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“微塑料与土壤动物相互作用的研究进展（Interactions between microplastics and soil fauna: A critical review）”的综述。微塑料作为新兴污染物会对土壤生态系统造成多种影响。作为土壤食物网不可或缺的成员，土壤动物发挥着关键的生态功能，如凋落物分解、养分循环和能量流动。微塑料可能会损害土壤动物及其生态功能，造成生态和健康风险。同时，土壤动物也可以作用于微塑料。本文从土壤中微塑料的来源、赋存和特征出发，重点介绍了微塑料与土壤动物（特别是蚯蚓和线虫）间的相互作用。最后，鉴于土壤动物和微塑料相互作用研究中的不足，提出了未来的研究重点。

图1 图文摘要

主要内容

土壤微塑料的来源、赋存和特征：微塑料可以通过多种途径进入陆地生态系统，例如生物固体的应用、污水污泥的土地利用、废水灌溉、有机肥施用，地膜覆盖和大气沉降（图2）。本文针对土壤中微塑料来源的多样性总结了来自11个国家各种土壤环境中微塑料丰度、类型和形状，包括农业用地、林地、草地、家庭花园、住宅区、工业区等。

图2 微塑料进入土壤的几种主要途径

微塑料对土壤动物的毒性效应：微塑料会被土壤动物摄入和生物蓄积，对土壤动物生长、存活和繁殖等产生一系列的毒理学影响，如组织病理学损伤、氧化胁迫、DNA损伤、遗传和生殖毒性、神经毒性、代谢紊乱和肠道菌群失调（图3）。

图3 微塑料和土壤动物之间的相互作用

微塑料和其他污染物对土壤动物的联合毒性：除自身毒性外，微塑料可以与有毒金属、农药、抗生素、有机污染物以及塑料添加剂等污染物相互作用，对土壤动物产生联合毒性作用。

土壤动物对微塑料的影响：土壤动物会通过自身活动（如蚯蚓和线虫的摄食、跳虫的刮擦和咀嚼等）可以加速微塑料的二次形成和机械分解。土壤动物肠道中的微生物群落有助于微塑料的破碎和降解。此外，土壤动物可以加速微塑料在土壤中的迁移以及通过食物链将积累的微塑料进行营养级转移，增加环境健康风险。

总结与展望

目前研究表明微塑料和土壤动物之间存在密切的相互作用。考虑到微塑料和土壤动物相互作用研究中存在的不足，未来优先推荐以下几个研究重点：

1. 调查更多类型的微塑料。微塑料影响程度因聚合物类型、剂量、尺寸、形状以及老化程度而异，此外，不同类型，大小和形状的微塑料可能同时存在于土壤中，需要认识多种微塑料的复合影响，并重点关注老化微塑料。

2. 在多个水平关注更多的土壤动物。目前，多数研究集中于模式物种如蚯蚓和线虫，而原生动物是重要的土壤微型动物，未来需要特别关注。当前研究只关注个体或种群，需要在动物群落和生态系统层面进行更多研究，例如研究微塑料对土壤动物群落组成和多样性的影响。此外，微塑料也可能通过捕食关系从地下转移到地上食物网，需要关注。

3. 需要进行多尺度实验。大多数微塑料是难以降解的，因此可能对土壤和动物群落产生长期累积影响。当前研究主要是室内短期试验，需要开展长期试验、中宇宙和现场试验来了解自然环境中微塑料的影响。

4. 微塑料和其他污染物的复合污染值得探讨。微塑料可以吸附有毒金属和有机污染物，改变它们的生物有效性和毒性，进而对土壤动物产生联合毒性效应。

5. 深入研究微塑料对动物群落的影响。需要开发检测和识别土壤和动物中微塑料的标准方法；需要开发更准确、灵敏和高通量的技术以更好了解微塑料对土壤动物的生态毒理机制。

6. 微塑料从土壤动物到更高营养级的转移值得关注。被土壤动物摄入的微塑料可能会在食物链中不同营养级之间转移和积累，最终对人类构成健康风险。

7. 未来应考虑来自不同生态系统的不同土壤。当前工作主要集中在农业土壤，而土壤动物在森林、草原、湿地和沙漠等陆地生态系统中广泛存在。这些土壤中微塑料的存在将与土壤动物相互作用并造成影响。

8. 需要认识土壤动物对微塑料的影响。土壤动物对微塑料的破碎和分解仍需要研究。此外，需要阐明土壤动物是否可以减轻微塑料对植物、土壤生物群落和土壤功能的影响。

作者简介

 

第一作者：

王全龙，青岛科技大学在读硕士生，2019年毕业于吉林农业大学获得理学学士学位，目前在青岛科技大学王发园教授课题组攻读硕士学位，研究方向为土壤微塑料的生物效应。

通讯作者：

王发园，青岛科技大学教授，博士生导师，主要从事丛枝菌根与生物修复、新兴污染物生物效应等领域的研究工作，发表论文100余篇，其中在Journal of Hazardous Materials、Soil Biology and Biochemistry、Critical Reviews in Environmental Science and Technology等国际主流期刊发表论文60余篇，被国内外引用3000余次。担任国际期刊Applied Soil Ecology、Plant Physiology and Biochemistry、Ecotoxicology、International Journal of Environmental Research and Public Health等期刊编委或编辑以及Frontiers in Microbiology客座编辑。

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|供稿：青岛科技大学王发园团队

|编排：代子雯（CREST期刊推广员）

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