微塑料對農業生產的危害與對策研究

高田蕊，熊 爽，雍 彬，邵歡歡

（成都市四川師范大學生命科學學院，四川 成都 610101）

微塑料(microplastics)通常是指粒徑小于5毫米的塑料顆?；蛩槠?。相較于大塊塑料，微塑料尺寸小、數量大、分布廣、難降解且化學性質穩定，甚至可以通過食物鏈傳遞富集，作為一種持久性有機污染物對生物體以及生態環境產生危害。由于塑料制品在農業生產中被大量使用，農業土壤中積累的微塑料含量已遠高于海洋，相關研究指出陸地中存在的微塑料豐度可能是海洋的4～23倍，可見農業生產中微塑料的污染問題已十分嚴峻。本文通過歸納近年來國內外研究進展，對農業生產中微塑料的來源、危害以及土壤中的分布進行了系統的總結，分析了微塑料對農業作物以及畜禽養殖的影響，并提出了解決辦法，以期為準確評估微塑料對農業生產的影響提供理論依據。

1 農田中微塑料的來源

農田土壤微塑料主要來源為長期的農用地膜殘留、污水灌溉、污泥農用、有機肥施用以及大氣沉降等。農用地膜是主要來源之一，研究發現覆膜農田微塑料含量約是不覆膜的兩倍，且回收率低，地膜經物理、化學和生物過程裂解形成微塑料，便長期存在于農田土壤環境中。污水灌溉、污泥農用也是主要來源，絕大多數的污水處理廠不能有效去除廢水中的微塑料，大量含微塑料的污水、污泥施用到農田中。此外，有微塑料碎屑也能在風力作用下，在空氣中傳輸，隨著大氣沉降進入農田。

2 微塑料在土壤中的分布

微塑料在土壤中的分布存在地域性差異，例如墨西哥40%～60%的農田表層土壤受到微塑料的污染。我國云南滇池湖濱農田表層土壤中微塑料累積數量巨大，而澳大利亞悉尼某工業區表層土壤中微塑料含量僅為0.03%～6.7%。且不同深度、不同土地利用方式的土壤中，微塑料的分布不同，如我國西北黃土高原農田、果園、溫室深層土壤中的微塑料豐度呈遞增趨勢，而新疆覆膜棉田土壤中，中間土層微塑料污染豐度顯著高于表層與犁底層，上海市郊菜地土壤中微塑料在3～6厘米土層中的含量比例明顯高于0～3 厘米土層。

3 微塑料的危害

微塑料因其本身含有增塑劑等有毒添加劑，能夠對自然環境及生物體生長等造成直接的影響，甚至有沿食物鏈傳遞富集的風險。并且因其粒徑小、疏水性與比表面積較大，能夠作為載體從環境中吸附并富集其他污染物，產生更高的復合毒性。對于農田生態系統中的微塑料污染，其不僅會影響土壤理化性質和結構、降低土壤肥力、改變土壤中微生物群落多樣性，還會對土壤環境中植物和動物造成危害，影響作物生長及糧食產量，影響動物生長、發育和繁殖。還可能由于低營養級生物被動攝取微塑料，通過食物鏈傳遞最終進入人體，嚴重危害人類健康。

4 微塑料對農業作物的影響

微塑料可通過影響土壤生態，從而間接影響作物的生長發育。微塑料對農作物的影響主要體現在以下幾個方面：首先，增加農作物的蒸騰作用，抑制生長。如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）微塑料能加速土壤水分蒸發，促進蔥的蒸騰量增加，導致根徑減少，進而抑制蔥的生長。其次，降低農作物的生物量。如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三種微塑料均能抑制小麥種子的發芽率。土壤中的積累的聚乙烯微塑料還可以導致小麥千粒重和飽滿度降低，也會降低水稻地上部分生物量。最后，影響農作物的生長發育。微塑料能被作物吸收進入體內積累，產生不利影響，聚苯乙烯微塑料可在蠶豆中積累，造成基因毒性。微塑料可被小麥和生菜根部吸收富集，并從根部向地上遷移，積累分布于莖葉之中，對于作物的生長和物質運輸具有潛在影響。且不同粒徑、濃度的微塑料對作物的影響存在差異，粒徑越小、濃度越高，其毒性效應越強。

5 微塑料對畜禽養殖的影響

2005年至2010年期間的調查顯示52%～96%的動物飼料樣品中均含有微塑料，且有研究發現微塑料在墨西哥飼養牲畜的家庭花園的土壤中、蚯蚓體內、母雞體內均有大量富集，首次證實了微塑料在陸地食物鏈中的傳遞，可見雞等家禽，豬、牛、羊等家畜可食入含有微塑料的土壤、水體、農業作物以及飼料等，使得微塑料在體內積累，可能影響畜禽的生長發育、消化吸收、生理代謝、免疫遺傳等方面，對畜禽養殖造成潛在性的危害，甚至通過食物鏈傳遞富集影響人體健康。

6 解決方法

6.1 減少農田塑料輸入

控制農業生產中微塑料增長的重要手段是從源頭減少農田塑料的輸入量，可通過制定相關法律法規，建立健全農用塑料制品的管理體系和農村生活垃圾的處理機制，做到盡可能提高農田塑料的降解回收率，規范地膜的使用與回收再利用。同時加強農田微塑料污染的相關監管標準，開發微塑料的高效降解新技術，監測并盡可能有效去除農用灌溉水、污泥、有機肥中的微塑料，以減少其輸入量。此外，應提高公眾的環保意識，減少塑料產品的使用和塑料垃圾的丟棄等。

6.2 加大新型可降解塑料材料的開發及應用

可降解塑料材料是指通過某些方法，在不改變其功能的條件下降低原本塑料的穩定性，使其幾乎能夠在自然環境中被完全降解的塑料，具有降解速度快、污染小等優勢，通常包括光降解型塑料、生物降解型塑料、二氧化碳基生物降解塑料和淀粉基生物降解塑料等。這類材料目前正被大力推廣使用，但是由于制備成本較普通塑料高，且在某些條件下的性能略差，使得其難以推廣和普及應用，因此，從可持續發展的角度出發，開發低成本、高產能、對環境友好的新型可降解塑料材料并投入實際農業應用是未來的重點研究方向。

6.3 加大塑料降解有關微生物的研究及應用

由于微塑料難以直接處理降解，因此有必要在形成微塑料之前將塑料降解，而微生物降解由于其低能耗和環境友好性受到廣泛關注，被認為是可能的有效途徑，目前已從不同環境中成功分離篩選出可降解塑料的細菌、真菌等微生物菌株有90多種，并且分布廣泛。微生物降解塑料有著明顯的優勢和廣闊的發展空間，因此篩選、純化培養高效降解菌以及研發菌液或菌粉制劑應用于農業塑料污染的生態修復的是目前研究生物降解塑料的主要方向。