土壤微塑料研究进展
刘李岚
摘要
摘要土壤作为地球污染物最大的“汇”之一，微塑料的存在严重威胁着土壤生态系统的健康与功能.本文概述微塑料的赋存情况及其进入土壤的潜在途径，介绍土壤微塑料环境行为的影响因素与介导机制，重点讨论微塑料对土壤生态系统的生态后果，最后借助Vosviewer和Citespace直观地分析土壤微塑料的研究热点及趋势.通过文献调研发现，土壤微塑料的主要汇集地是工业区、人口密集区及发达地区，主要来源于农业活动、工业三废排放及人类活动等;这些微塑料经吸附、降解与转化、迁移与运输等环境行为滞留在土壤中，进一步通过自身毒性、塑料添加剂及负载污染物直接或间接对土壤理化性质、土壤微生物及动植物等产生不同的生态效应.文献计量分析表明，土壤微塑料的研究主题包含塑料降解、塑料检测、环境行为及微塑料对土壤生态系统、环境、动植物、人类健康的危害等七大方面，土壤微塑料的检测方法、丰度调查、归趋、危害以及对人类食物的风险等是研究热点.
结合现状及热点，提出未来土壤微塑料的研究应关注：(1)建立统一的土壤微塑料检测方法，以对全球土壤微塑料污染进行评估;(2)解析微塑料在不同环境介质间的环境行为机制，管控陆地生态系统微塑料的污染治理;(3)探明土壤微塑料通过营养转移和世代效应对高等生物尤其是人体的潜在危害机制.
关键词土壤微塑料;赋存特征;环境行为;生态效应;研究主题;研究趋势
土壤微塑料研究主题及热点分析
1研究主题
#1主要是对微塑料降解的研究，在物理(太阳辐射、摩擦、高温、风化等)、化学(酶试剂)及生物[以蚯蚓为代表的动物及功能性微生物(细菌、真菌)]的作用下可加速降解或代谢微塑料.
#2主要是对微塑料的定性定量分析，关于微塑料的定性分析主要采用的是傅里叶红外光谱分析法、拉曼光谱法、激光红外、热裂解—气质联用等，微塑料的定量分析主要采用热裂解—气质联用及激光红外等.
#3主要是对土壤环境中微塑料的迁移、吸附及解吸等环境行为的研究.
#4主要研究微塑料与其他污染物如重金属、抗生素、持久性有机污染物等协同，使得微塑料成为一种毒性更强的复合污染物，进一步危害土壤生态系统的结构和功能.
#5主要研究微塑料在环境中的积累及其对环境的危害性.#6主要描述土壤微塑料对动植物毒害作用，当生物体内的微塑料富集到一定程度时，生物体的生长和生物量都会减慢，甚至可能导致死亡.
#7主要研究土壤微塑料对人类健康的影响，土壤微塑料可被植物吸收到可食用部位，通过食物链进一步富集到人体中，威胁人类健康.
2研究趋势及热点分析
时间线视图是从各个聚类(即子领域)中获得，以检测土壤微塑料的研究热点、前沿及动态演变，结果表明聚类的结果是合理的.对时间线谱进行分析(图2)
得出土壤微塑料的研究演进路径大致分为两个阶段：第一阶段(2009-2014年)文献较少，研究内容较单一，主要集中于海岸线或者淡水湖泊沉积土塑料丰度的研究，在这一阶段最具代表性的研究是利用陆地和海洋输入，模拟世界海洋中30年的漂浮物输入、运输和积累(#10);
第二阶段(2015-2021)，2015年第二届联合国环境大会将微塑料污染列入了环境与生态科学研究领域的第二大科学问题，2018年联合国环境规划署发布世界环境日主题——“塑战速决”，至此土壤微塑料的研究逐渐多元化，研究热点过渡到了土壤环境中微塑料的来源、分布、降解归趋及影响。此外，图2也显示了每个集群中出现重要成果的时间节点，在该研究中发现192个沿海国家产生了2.75亿t塑料垃圾，其中480万至1270万t进入海洋，如果不改善废物管理基础设施，预计到2025年，可从陆地进入海洋的塑料垃圾累积数量将增加一个数量级.聚类#1‘northwesternsouthchinasea’是第二大聚类，包含33篇文献，该集群中爆发力最强的参考文献是HortonAA(2017)(图2，图3)，其对英国泰晤士河支流沉积物中大型微塑料的丰度、来源和定量方法进行了研究.聚类#4‘measuringmicroplastic是土壤微塑料研究中持续时间最长的，从2011年到2020年持续了10年，由于土壤环境基质复杂，所以土壤微塑料的检测包含定性定量研究是研究人员持续关注的焦点和热点.聚类#13‘humanfoodrisk’平均在2021年出现(表3)
是土壤微塑料研究的最新研究热点，剪影值为0.996，略高于之前的0号聚类，表明其同质性更高，目前已在人类食用的食物样本如海鲜类、蔬菜类等均发现了微塑料，通过摄入或接触微塑料可能会对人类健康造成不利影响.
总结
通过文献计量学分析，土壤微塑料的研究主题包含塑料降解、塑料检测、环境行为及其危害性等七大方面，研究热点主要是土壤微塑料的检测方法、丰度调查、归趋、危害以及对人类食物的风险等.基于研究现状及研究热点，未来土壤微塑料的研究可以从以下几个方面完善：
(1)亟须建立一种准确、简便、高效的土壤微塑料检测方法，包含土壤样品中微塑料的采集、分离提取、鉴定及计算方法，以适用于各种来源、成分、大小和形状的微塑料检测.同时今后的研究应加强对不同类型土壤及其利用方式中微塑料的检测，以获得更多的定量数据，以支撑分析区域范围内或全球土壤微塑料的总污染状况，为各地甚至全球后续微塑料预防和管理提供参考.
(2)鉴于目前可降解微塑料存在的争议，迫切需要解决可降解微塑料在陆地环境中的吸附、迁移和降解问题，以进一步解析可降解微塑料在环境介质、生物体及食物链中的迁移累积机制及其生态毒理学分析.同时还需要考虑到(可降解)微塑料的碳、氮衍生物，以评估微塑料向土壤生态系统碳、氮的投入率，从而更加深入了解其在土壤中的持久性和环境行为.
(3)微塑料进入生物体内具有放大作用，并可通过食物链传递到高等生物及人体内，因此未来需加强营养转移和世代效应研究，以探明微塑料对生态系统中的群落结构、种群动态、物种多样性及物种生态分布的改变机制;进一步还应考虑在食物链传递过程中微塑料添加剂(增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂和光稳定剂)的释放和吸附土壤中的其他毒性物质对高等生物尤其是人体的潜在毒性研究.
(4)构建微塑料治理体系，并进一步研发酶及功能性微生物及动植物降解微塑料，以缓解陆地生态系统的微塑料污染
