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生物炭添加对微塑料污染土壤养分和微生物群落及功能的影响
被引量：
7
1
作者
吴启华
陈迪文
+1 位作者
周文灵
敖俊华
《环境科学研究》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期2757-2770,共14页
长期覆膜农田土壤中微塑料污染较为普遍,减轻其环境危害尤为必要。生物炭作为广泛使用的土壤改良剂,对于微塑料污染的调控作用尚不清楚。为此,本研究设置添加2%聚乙烯(PE)微塑料(传统微塑料)、2%聚乳酸(PLA)微塑料(可降解微塑料)、2%生...
长期覆膜农田土壤中微塑料污染较为普遍,减轻其环境危害尤为必要。生物炭作为广泛使用的土壤改良剂,对于微塑料污染的调控作用尚不清楚。为此,本研究设置添加2%聚乙烯(PE)微塑料(传统微塑料)、2%聚乳酸(PLA)微塑料(可降解微塑料)、2%生物炭(BC)、2%聚乙烯+2%生物炭(PE+BC)、2%聚乳酸+2%生物炭(PLA+BC)及对照(不添加微塑料和生物炭,CK)等处理,比较生物炭对两种类型微塑料污染蔗田土壤养分和细菌群落及功能的影响。结果表明:添加聚乙烯和聚乳酸两种微塑料污染均降低土壤养分含量,而添加生物炭可以缓解微塑料污染对土壤养分的负面影响。培养结束(第70天)时,与CK处理相比,PE处理的速效氮(AN)和速效磷(AP)含量分别显著降低4.4%和8.2%,PLA处理的AN和AP含量分别显著降低3.3%和3.4%,而PE处理和PLA处理之间AN和AP含量均无显著差异;PE+BC处理和PLA+BC处理的AN、AP和速效钾(AK)含量均显著高于PE处理和PLA处理(P<0.05)。微塑料污染显著降低了一些重要细菌门和属的相对丰度,添加生物炭能减小微塑料污染对土壤细菌门和属的影响幅度。培养结束时,PE、PLA、PE+BC和PLA+BC等4个处理的放线菌门(Actinobacteria)相对丰度较CK处理分别显著下降58.6%、52.8%、31.5%和39.8%,但PE+BC处理和PLA+BC处理的放线菌门(Actinobacteria)相对丰度降幅显著小于PE处理和PLA处理(P<0.05)。此外,与CK处理相比,PE处理的中华单胞菌属(Sinomonas)相对丰度显著降低31.8%,PLA处理的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)相对丰度显著降低40.0%,而PE+BC处理和PLA+BC处理均显著提高这两种能促进植物生长的细菌属相对丰度(P<0.05)。微塑料污染显著降低几种与碳循环相关功能基因的相对丰度,添加生物炭能改变微塑料污染对这些功能基因相对丰度的影响。培养结束时,与CK处理相比,PE、PLA、PE+BC和PLA+BC等4个处理的甲醇氧化(methanol_oxidation)、甲基营养(methylotrophy)、化能异养(chemoheterotrophy)和好氧化能异养(aerobic_chemoheterotrophy)等功能基因相对丰度均显著降低,其中PLA+BC处理的化能异养和好氧化能异养功能基因相对丰度的降幅显著小于PLA处理,PE+BC处理和PLA+BC处理的甲醇氧化和甲基营养功能基因相对丰度的降幅显著大于PE处理和PLA处理(P<0.05)。研究显示,传统微塑料和可生物降解微塑料污染均会降低土壤养分含量并改变细菌群落结构及功能,但二者影响作用有一定差异,而生物炭添加能减轻两种类型微塑料污染对土壤的负面影响。
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关键词
传统
微
塑料
可生物降解微
塑料
生物炭
细菌群落
红壤
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职称材料
生物可降解微纳米塑料生物毒性效应的研究进展与 展望
被引量：
4
2
作者
黄丹妮
章敏
+4 位作者
高富龙
郑榕辉
黄文树
薄军
方超
《生态毒理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期175-201,共27页
近年来用生物可降解塑料(BPs)替代传统塑料(CPs)被认为是应对塑料污染危机的有效途径。由于BPs比CPs更容易分解成微纳米塑料(MNPs),因此生物可降解微纳米塑料(BMNPs)的生物毒性效应是当前关注的焦点,但相关研究仍处于起步阶段。本文从BM...
近年来用生物可降解塑料(BPs)替代传统塑料(CPs)被认为是应对塑料污染危机的有效途径。由于BPs比CPs更容易分解成微纳米塑料(MNPs),因此生物可降解微纳米塑料(BMNPs)的生物毒性效应是当前关注的焦点,但相关研究仍处于起步阶段。本文从BMNPs本身、渗滤液及其与其他污染物形成复合污染物3个方面入手,系统总结了BMNPs生物毒性效应的国内外研究进展,重点关注BMNPs与传统微纳米塑料(CMNPs)之间的差异。本文总结的研究显示,与CMNPs相比,BMNPs的生物毒性效应表现为减弱、无显著变化和显著增强的研究结果分别占总研究结果的21%、25%和54%。其中BMNPs的生物毒性效应显著增强主要原因在于,首先BMNPs表面比CMNPs更加粗糙复杂,对被测生物表现出更强的机械性损伤能力。其次,进入生物体内的BMNPs会被生物分解成更小尺寸的塑料,更容易进入生物体的组织和细胞,产生更大的危害效应。此外,BMNPs更容易被微生物所吸收,通过影响微生物的正常生理功能,对相关生物和生态系统造成一系列连锁负面影响。再者,BMNPs在分解、降解和老化过程中能更快地释放出添加剂,并且释放出的某些化合物具有更强的生物可利用性。最后,与CMNPs相比,BMNPs与其他污染物产生的复合生物毒性效应更强,这与BMNPs特殊的表面和内部结构造成其对污染物拥有更强的吸附和解吸能力有关。本文还通过梳理上述研究存在的不足,对未来BMNPs生物毒性效应的研究、检测和评价等方面进行了展望,以期为BPs污染的有效防治和生态风险评估,以及MNPs相关产品的管理和认证提供科学支撑。
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关键词
生物可降解
塑料
传统塑料
生物毒性效应
微纳米
塑料
复合毒性效应
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职称材料
题名
生物炭添加对微塑料污染土壤养分和微生物群落及功能的影响
被引量：
7
1
作者
吴启华
陈迪文
周文灵
敖俊华
机构
广东省科学院南繁种业研究所
出处
《环境科学研究》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期2757-2770,共14页
基金
广东省基础与应用基础研究基金项目(No.2022A1515110928)
国家重点研发计划项目(No.2020YFD1000600)
国家现代农业糖料产业技术体系专项(No.CARS-170203)。
文摘
长期覆膜农田土壤中微塑料污染较为普遍,减轻其环境危害尤为必要。生物炭作为广泛使用的土壤改良剂,对于微塑料污染的调控作用尚不清楚。为此,本研究设置添加2%聚乙烯(PE)微塑料(传统微塑料)、2%聚乳酸(PLA)微塑料(可降解微塑料)、2%生物炭(BC)、2%聚乙烯+2%生物炭(PE+BC)、2%聚乳酸+2%生物炭(PLA+BC)及对照(不添加微塑料和生物炭,CK)等处理,比较生物炭对两种类型微塑料污染蔗田土壤养分和细菌群落及功能的影响。结果表明:添加聚乙烯和聚乳酸两种微塑料污染均降低土壤养分含量,而添加生物炭可以缓解微塑料污染对土壤养分的负面影响。培养结束(第70天)时,与CK处理相比,PE处理的速效氮(AN)和速效磷(AP)含量分别显著降低4.4%和8.2%,PLA处理的AN和AP含量分别显著降低3.3%和3.4%,而PE处理和PLA处理之间AN和AP含量均无显著差异;PE+BC处理和PLA+BC处理的AN、AP和速效钾(AK)含量均显著高于PE处理和PLA处理(P<0.05)。微塑料污染显著降低了一些重要细菌门和属的相对丰度,添加生物炭能减小微塑料污染对土壤细菌门和属的影响幅度。培养结束时,PE、PLA、PE+BC和PLA+BC等4个处理的放线菌门(Actinobacteria)相对丰度较CK处理分别显著下降58.6%、52.8%、31.5%和39.8%,但PE+BC处理和PLA+BC处理的放线菌门(Actinobacteria)相对丰度降幅显著小于PE处理和PLA处理(P<0.05)。此外,与CK处理相比,PE处理的中华单胞菌属(Sinomonas)相对丰度显著降低31.8%,PLA处理的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)相对丰度显著降低40.0%,而PE+BC处理和PLA+BC处理均显著提高这两种能促进植物生长的细菌属相对丰度(P<0.05)。微塑料污染显著降低几种与碳循环相关功能基因的相对丰度,添加生物炭能改变微塑料污染对这些功能基因相对丰度的影响。培养结束时,与CK处理相比,PE、PLA、PE+BC和PLA+BC等4个处理的甲醇氧化(methanol_oxidation)、甲基营养(methylotrophy)、化能异养(chemoheterotrophy)和好氧化能异养(aerobic_chemoheterotrophy)等功能基因相对丰度均显著降低,其中PLA+BC处理的化能异养和好氧化能异养功能基因相对丰度的降幅显著小于PLA处理,PE+BC处理和PLA+BC处理的甲醇氧化和甲基营养功能基因相对丰度的降幅显著大于PE处理和PLA处理(P<0.05)。研究显示,传统微塑料和可生物降解微塑料污染均会降低土壤养分含量并改变细菌群落结构及功能,但二者影响作用有一定差异,而生物炭添加能减轻两种类型微塑料污染对土壤的负面影响。
关键词
传统
微
塑料
可生物降解微
塑料
生物炭
细菌群落
红壤
Keywords
traditional microplastics
biodegradable microplastics
biochar
microbial community
red soil
分类号
X55 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
生物可降解微纳米塑料生物毒性效应的研究进展与 展望
被引量：
4
2
作者
黄丹妮
章敏
高富龙
郑榕辉
黄文树
薄军
方超
机构
集美大学水产学院
自然资源部第三海洋研究所
集美大学鳗鲡现代产业技术教育部工程研究中心
出处
《生态毒理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期175-201,共27页
基金
厦门青年创新基金项目(3502Z20206099)
福建省自然科学基金资助项目(2021J01506,2021J02047)
自然资源部第三海洋研究所基本科研业务费(2022015,2020017)。
文摘
近年来用生物可降解塑料(BPs)替代传统塑料(CPs)被认为是应对塑料污染危机的有效途径。由于BPs比CPs更容易分解成微纳米塑料(MNPs),因此生物可降解微纳米塑料(BMNPs)的生物毒性效应是当前关注的焦点,但相关研究仍处于起步阶段。本文从BMNPs本身、渗滤液及其与其他污染物形成复合污染物3个方面入手,系统总结了BMNPs生物毒性效应的国内外研究进展,重点关注BMNPs与传统微纳米塑料(CMNPs)之间的差异。本文总结的研究显示,与CMNPs相比,BMNPs的生物毒性效应表现为减弱、无显著变化和显著增强的研究结果分别占总研究结果的21%、25%和54%。其中BMNPs的生物毒性效应显著增强主要原因在于,首先BMNPs表面比CMNPs更加粗糙复杂,对被测生物表现出更强的机械性损伤能力。其次,进入生物体内的BMNPs会被生物分解成更小尺寸的塑料,更容易进入生物体的组织和细胞,产生更大的危害效应。此外,BMNPs更容易被微生物所吸收,通过影响微生物的正常生理功能,对相关生物和生态系统造成一系列连锁负面影响。再者,BMNPs在分解、降解和老化过程中能更快地释放出添加剂,并且释放出的某些化合物具有更强的生物可利用性。最后,与CMNPs相比,BMNPs与其他污染物产生的复合生物毒性效应更强,这与BMNPs特殊的表面和内部结构造成其对污染物拥有更强的吸附和解吸能力有关。本文还通过梳理上述研究存在的不足,对未来BMNPs生物毒性效应的研究、检测和评价等方面进行了展望,以期为BPs污染的有效防治和生态风险评估,以及MNPs相关产品的管理和认证提供科学支撑。
关键词
生物可降解
塑料
传统塑料
生物毒性效应
微纳米
塑料
复合毒性效应
Keywords
biodegradable plastic
conventional plastic
biological toxicity effect
micro-nano plastic
combined toxicity effect
分类号
X171.5 [环境科学与工程—环境科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
生物炭添加对微塑料污染土壤养分和微生物群落及功能的影响
吴启华
陈迪文
周文灵
敖俊华
《环境科学研究》
CAS
CSCD
北大核心
2024
7
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职称材料
2
生物可降解微纳米塑料生物毒性效应的研究进展与 展望
黄丹妮
章敏
高富龙
郑榕辉
黄文树
薄军
方超
《生态毒理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
4
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职称材料
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