基于CT掃描的微塑料對砂壤土孔隙結構的影響研究

王志超，李嘉辰，張博文，敬雙怡，李衛平

基于CT掃描的微塑料對砂壤土孔隙結構的影響研究

王志超，李嘉辰，張博文，敬雙怡，李衛平*

（內蒙古科技大學 能源與環境學院/黃河流域內蒙古段生態保護與綜合利用自治區協同創新中心，內蒙古 包頭 014010）

【目的】探究微塑料對砂壤土孔隙結構的影響，為土壤新型污染物微塑料的防治提供科學依據，也對應用CT掃描進行土壤結構與土壤質量評估提供借鑒與指導。【方法】采用室內土柱模擬方法和計算機斷層掃描技術，對CK（未賦存微塑料的空白組）和M（賦存2%濃度聚丙烯微塑料的試驗組）處理進行了三維土壤孔隙結構的可視化分析和孔隙特征參數的測定。【結果】聚丙烯微塑料顯著影響砂壤土孔隙結構。通過對三維孔隙結構可視化研究發現，CK中土壤孔隙分布較為均勻，出現明顯下沉且縱向連續性強，而M處理中土壤孔隙破碎化程度高，連通性較差；且CK中土壤孔隙度為4.98%，M處理中土壤孔隙度只有3.79%。聚丙烯微塑料賦存條件下土壤孔隙數量與孔隙體積分布隨土壤深度發生變化。在土柱0～4 cm深度范圍內，土壤孔隙總數量表現為CK＞M處理，M處理中土壤孔隙總數較CK降低了73.02%，且二者的孔隙數量差異隨土壤深度的增加而逐漸增大；土壤平均孔隙體積表現為CK（1 709 mm3）＞M處理（1 235 mm3），且相較于CK，M處理的大體積土壤孔隙數量占比有不同程度的降低。聚丙烯微塑料對砂壤土孔隙形態特征產生了影響。隨著土層深度的增加，CK的孔隙成圓率趨于平穩，孔隙更接近圓形；但孔隙平均當量直徑卻表現為M處理＞CK，M處理的平均當量直徑均隨土壤深度的增加呈逐漸上升的趨勢。【結論】聚丙烯微塑料的賦存影響了砂壤土孔隙結構并降低了土壤孔隙度，對土壤孔隙數量和形態特征也產生了一定的影響。

計算機斷層掃描技術；微塑料；土壤孔隙結構；三維可視化

0 引 言

【研究意義】目前，微塑料污染已受到國內外學者的廣泛關注，但相關研究熱點多集中于水體中微塑料賦存及其生物毒理學等方面的研究[1-3]，但關于土壤中微塑料的影響研究則相對較少。然而土壤環境的健康穩定直接影響陸地生態系統的平衡與安全[4-6]。【研究進展】全球有超過一半的污染物最終滯留在土壤中，土壤是地球污染物最大的“匯”[7]。據報道，在對瑞士29個洪泛平原的調查中發現，有90%的土壤中存在微塑料污染，其污染水平與流域的人口密度顯著相關[8]；王志超等[9]對我國內蒙古河套灌區的農田土壤進行研究發現，0～10、10～20 cm和20～30 cm 土層深度的微塑料豐度每千克土壤分別高達 895.1～2 197.1、798.6～2 111.4個和756.0～1 971.8個。微塑料作為土壤中的非可溶性固體顆粒，且因其具有多孔等物理特性，極易吸附土壤中的其他有機、無機污染物從而形成復合污染效應，同時微塑料對土壤孔隙、團聚體等土壤結構的影響已被國內外廣大學者研究證實[10-11]。前期研究結果顯示，土壤結構與土壤孔隙的數量、大小及其分配情況有關，影響著土壤與外界水分、養分、空氣和熱量的交換，從而影響著土壤中物質與能量的遷移轉化[12]。目前大多數研究顯示微塑料會降低土壤的孔隙率和通透性[10,13-14]，但也有少數研究表明微塑料會增加土壤孔隙率[15]。究其原因，是目前關于土壤孔隙率的相關研究主要是通過土壤含水率、土壤體積質量等計算得出，缺少有關微塑料對土壤孔隙可視化、直接定量化的研究。當前，隨著計算機輔助斷層掃描成像（CT斷層掃描）技術的發展，CT斷層掃描技術因其簡單方便、圖像清晰、不破壞原狀土等特點越來越廣泛地應用于壓實土壤、尾礦土壤等土壤孔隙微觀結構的研究中[16-18]。CT斷層掃描把需要掃描的地方按要求切割成很多相等的層次，進而利用Avizo等專業3D建模和渲染軟件三維可視化土壤孔隙結構特性[19]；同時，三維數據建模為定量化評估土壤孔隙結構變化提供了有效辦法，通過引入數學模型計算孔隙形態，可直接有效測量土壤孔隙的尺寸、形狀、表面積和連通性等[20]。【切入點】土壤儼然已成為微塑料的巨大環境儲存庫。然而，土壤中微塑料污染問題并不像空氣和水污染那樣直觀、容易被察覺并受到廣泛的關注與重視。因此，開展微塑料這一新興污染物對土壤環境的影響研究迫在眉睫。【擬解決的關鍵問題】本文通過開展室內模擬試驗，以0～5 cm深度賦存微塑料的砂壤土為主要研究對象，結合CT斷層掃描技術和Avizo三維重構軟件，定量化、可視化分析不同處理的土壤孔隙結構，對比不同處理下的土壤孔隙二維和三維特征參數的差異性，闡明微塑料對砂壤土結構的影響。以期為微塑料對土壤水力特性的影響機理研究提供理論基礎，為農業生產、合理制定灌溉制度和土壤新型污染物微塑料的防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

備試土壤采集于內蒙古河套灌區，為了減少土壤中微塑料的本底值，選擇未經耕作、人工干擾較小的土壤樣品，采集深度為地面以下50～150 cm，去除大粒徑雜質后帶回實驗室，將土樣進行風干，在此過程中需不斷進行翻拌，使土壤完全風干，之后對土壤樣品砸碎研磨，在碾碎過程中為避免對后續實驗產生污染，故選用瑪瑙材質的研缽進行搗碎研磨，最后將研磨后的土壤樣品過2 mm篩，確保土質均質。

利用納米激光粒度儀（NANOPHOXTM，Symaptec公司，德國）對土壤樣品進行顆粒分析，其中黏粒（粒徑小于0.002 mm）占比1.32%，粉粒（0.01～0.50 mm）占比18.60%，砂粒（0.50～1.0 mm）占比80.08%，土質屬于砂壤土。本試驗所使用聚丙烯微塑料為廣東特塑朗化工有限公司制造，微塑料粒徑為150 μm，形狀為球狀，密度為0.90 g/cm3，熔點176 ℃。根據戚瑞敏等[21]對中國典型覆膜農區微塑料粒徑分級統計的研究結果，不同種植條件下農田土壤中（50～100 μm）和（100～250 μm）2種小粒徑等級的微塑料量占較大比例，故本試驗選用150 μm的微塑料進行研究具有廣泛代表性。另外，由于本課題組前期在微塑料對土壤水分入滲和蒸發影響的試驗中，發現2%豐度聚丙烯微塑料對土壤水分運移影響最為顯著[9]，因此本試驗采用2%豐度聚丙烯微塑料進行模擬。

供試土柱制備選用直徑5 cm，高度5 cm的金屬環刀進行制樣。首先將樣品土樣均勻填裝在環刀中，為消除優勢流對于CT掃描結果的影響，在環刀內壁均勻涂抹凡士林，每3 cm進行打毛并壓實，土壤體積質量1.5 g/cm3。另制備土壤與2%豐度聚丙烯微塑料均勻混合，并按原土柱中的體積質量進行填裝。各土柱填裝完成后，在容器中過水浸泡24 h，使土柱中水分飽和，之后將其放到干燥砂盤吸水并靜置12 h，隨后放入烘箱烘干，烘干時間48 h。其中無微塑料賦存的空白處理編號為CK，賦存2%豐度聚丙烯微塑料的處理編號為M，每組各設置3個平行處理。最后放進裝有泡沫箱的紙箱里送檢。

1.2 CT斷層掃描

CT斷層掃描是一種非侵入性和非破壞性的成像技術，它在不損壞樣品的情況下使用X射線掃描物體獲得樣品內部三維結構和形貌信息[22]。本次CT掃描所用儀器為skysCan2211 320kV，將供試土柱放進CT掃描儀，從頂端每隔0.1 mm掃描一個橫截面，5 cm高的土柱共掃描得500幅橫截面圖；間距1度進行拍攝縱截面圖，共360張縱截面圖，CT掃描的峰值電壓為320 kV。掃描土柱的每個橫截面的CT圖片（圖1）中密度越小，顯示的顏色就越深，所以圖像中的灰黑色小圓點就是土壤中的孔隙。

圖1 CT原始圖像

CT斷層掃描裝置主要由X射線產生裝置、X射線檢測器、圖像處理器和圖像顯示裝置組成。CT斷層掃描儀器首先發射X射線束，當X射線束穿透土壤柱時，由于土壤中物質的密度不均勻，導致X射線產生能量變化；當X射線到達檢測器并以不同的射線能量被探測到時，就會形成一個投影信號，從而產生一組投影數據；當X射線穿過由不同物體組成的密度為D的一組物體時，衰減程度是由物質在光通路中每個離散點的衰減系數決定的：

式中：為射線的衰減強度；0為X射線的初始強度；為該物體的線性衰減系數。

因此，CT將X射線束在多個方向掃描一定厚度的物體，得到其內部各點的衰減系數，再用轉換器將其轉換成電子信號，之后轉變為數字，根據原始矩陣序列轉化形成CT圖像。

1.3 圖像處理與土壤孔隙結構特征參數測定

將得到的土柱截面CT掃面圖像，基于29.4 μm掃描分辨率，所有成像和計算過程均基于該分辨率開展，對樣品進行孔隙率、孔隙體積、孔隙表面積分析和三維視圖內部展示，并輸出tiff格式圖像。采用Avizo軟件確定孔隙立體結構圖，緊實土壤顆粒呈白色，土壤孔隙呈深色。研究利用Avizo 2020軟件對CT圖像進行分析處理，Avizo軟件可以進行圖像重建并獲取孔隙結構的特征參數如孔隙度、孔隙數量、平均孔隙體積、成圓率，定量研究微塑料賦存條件下土壤孔隙結構特征。

土壤孔隙結構特征參數測定：

1）孔隙度、孔隙數、孔隙面積、孔隙周長和孔隙體積

孔隙度、孔隙數、孔隙面積和孔隙周長均可以通過Avizo軟件二值化后的圖像進行處理獲得，孔隙體積通過三維可視化后得出。

2）當量直徑（Equival Apaerture）

當量直徑指面積與不規則物體面積相同的圓形的直徑，其計算式為：

式中：為當量直徑（μm）；為孔隙實測面積（μm2）。

3）成圓率（Roundness）

成圓率通常用來描述物體橫截面接近圓的程度，在0～1范圍內，其數值越接近于1，表示孔隙橫截面越接近于理論圓，孔隙形態越規則。其計算式為：

式中：為成圓率；為孔隙實測周長（μm）。

1.4 數據處理

為避免土樣的邊緣地區出現偶然情況，影響試驗結果的準確性，最終選擇400個切片進行分析（每100個切片代表1 cm），圖像均在Avizo 2020軟件中生成，通過Excel導入并分析數據；圖形繪制在 Origin 2018 軟件中完成。

2 結果與分析

2.1 聚丙烯微塑料對砂壤土孔隙結構的影響

賦存聚丙烯微塑料對0～3 cm深度的砂壤土孔隙二維結構的影響見圖2。選擇3個研究對象的切片圖并挑選中心位置觀察各土樣的二維孔隙結構特征。由圖2可知（圖中藍色代表土壤孔隙，灰度部分代表土壤基質），與CK相比，賦存聚丙烯微塑料的M處理分別在不同程度上降低了在1、2 cm和3 cm處土壤深度下的土壤孔隙數量和孔隙大小。二維灰度圖像表明，M處理比CK土壤內部結構更為致密，而孔隙相對較少，在不同土層中含有獨立的小孔隙，孔隙間的連通性不強，只有在某些區域有細長孔隙。而CK的土體內部孔隙分布相對較廣，數量較多，土壤結構較為疏松，在不同土層中含有大量細小孔隙的同時也存在明顯的細長孔隙，呈橫向連通狀，且孔隙形狀大小均勻、規律，這說明聚丙烯微塑料的賦存不僅能在一定程度上減少土壤孔隙數量，也能改變土壤孔隙分布。

圖2 CK和M處理土柱在1、2 cm和3 cm土層的土壤孔隙結構二維灰度圖像

選取土柱中心的1 000×1 000×300部分的方形區域進行三維重建，以便更直觀地展現聚丙烯微塑料賦存對土壤孔隙的形態、連通性和分布特征的影響。不同處理中砂壤土三維結構可視化圖像見圖3（圖中有色部分代表不同粒徑大小的土壤孔隙）。從三維孔隙結構圖中可以看出，CK與M處理砂壤土孔隙形態特征清晰且存在明顯的差異性。其中CK中土壤小型孤立孔隙分布較為均勻，孔隙連通度較高，圖中的綠色部分可以十分清晰地看出CK的土壤具有優良的縱向連通性，其中，在一些邊角區域，綠色的孔隙也可直觀地體現出CK土壤的橫向連通性，土壤孔隙結構相對復雜；而賦存聚丙烯微塑料的M處理中土壤孔隙破碎化程度明顯高于CK，許多細小孤立孔隙呈粉末狀，而土壤的狹長連通孔幾乎看不見，多數較大的孔隙呈薄片狀，故三維可視化圖像表明土壤整體孔隙體積、孔隙個數相較于CK要小很多。通過對CT圖像的定量分析可計算得到不同處理的土壤孔隙度，其中未加微塑料CK中土壤孔隙度為4.98%，而在賦存聚丙烯微塑料的M處理中土壤孔隙度只有3.79%，呈顯著性差異。由此可以看出定量分析結果同定性觀察趨勢一致，說明聚丙烯微塑料的賦存顯著降低了砂壤土的孔隙度。

2.2 聚丙烯微塑料對土壤孔隙數量與孔隙體積分布的影響

將不同處理下每個重復的孔隙數量沿土壤深度的變化繪制在坐標系內，如圖4所示。在土柱0～4 cm深度范圍內，2個處理在三維尺度下的土壤孔隙數量均隨土壤深度的增加而增多，土壤整體孔隙總數量表現為CK＞M處理，其中孔隙量以體素計（在Avizo2020中，描述孔隙數量和體積的方法可以引入Voxel（體素）的概念，類似于照片中的像素。體素個數的多少，可以間接反映出土樣中孔隙量的多少，體素值越大，說明孔隙占據的空間越多，孔隙的總體積就越大。在本試驗中，1體素代表著分辨率值：29.4 μm的立方，故體素的多少可以反映土樣的整體孔隙占據空間的多少[23]。）：CK中土壤孔隙總體素為15 013 167個，M處理中土壤孔隙總體素為11 437 641個；以Label Analysis模塊中的Index計（真實孔隙個數）：分別是141 398個和38 149個，M處理中土壤孔隙總數較CK降低了73.02%。另外，CK中孔隙數量隨土壤深度增加幾乎呈線性增加的趨勢（2>0.99），而M處理中則表現出冪函數增長的趨勢，隨著土壤深度的增加，2個處理的孔隙數量差異逐漸增大，其中在第1、2、3、4 cm處，M處理中土壤孔隙數量較CK分別降低了62.82%、62.24%、66.40%、73.02%。

圖3 CK和M處理中土壤孔隙結構三維可視化圖像

圖4 CK和M處理中土壤總孔隙數量隨土壤深度的變化

在表述土壤孔隙尺寸時，單個孔隙體積大小也常被用于描述孔隙尺寸，該參數綜合了孔隙的長度和直徑的變化，因此，經常被用于描述土壤孔隙的空間尺寸變化[24]。相較于當量直徑，土壤孔隙的體積與孔隙過水能力、氣體交換以及化學物質沿孔隙的運移有更直接的聯系。因此，計算不同體積尺寸大小的孔隙分布特征可以更加全面地描述不同處理對土壤孔隙空間尺寸變化的影響。選取土柱中心1 000×1 000×400的方形區域作為研究對象，結果圖5所示。M處理土樣的孔隙總體積明顯的下降，未添加微塑料處理的土壤孔隙的總體積為1 709 mm3，而添加微塑料的M處理土壤孔隙體積下降為1 235 mm3；同時孔隙大小的分布結構，也出現了明顯的變化，CK的總孔隙有58 988個，M處理的總孔隙有25 851個。由于本試驗土樣體積大于0.01 mm3的孔隙體積占體積總量的主導地位，故以0.01 mm3作為分割大小孔隙的水準。對于體積大于0.01 mm3的較大孔隙部分，由CK的6 925個下降至M處理的6 721個，體積由1 595 mm3下降至1 177 mm3，但較大孔隙個數占全部孔隙個數的比重卻出現了相反的情況，由CK的11.62%，提升至M處理的25.39%，從圖5可看出，孔隙體積范圍逐漸變大的時候，對照組和試驗組二者的孔隙數量已經相當。2個處理中不同體積土壤孔隙數量百分比存在不同程度差異的原因可能與微塑料的賦存破壞土壤中連通的孔隙結構有關[25]，粒徑較小的微塑料在下滲過程中進入土壤孔隙，由于其自身的疏水性，會直接堵塞原來的土壤孔隙。王志超等[26]研究發現土壤中賦存微塑料明顯降低了土壤的過水能力，使水分下滲速率變慢，并且這一現象與微塑料的疏水性及對土壤孔隙的堵塞有關。這些也表明未添加微塑料的土壤很有可能由少量但單個體積較大的孔隙所充斥，并且由三維圖可知，未添加微塑料的土樣存在的大孔隙多為連通孔隙，其他小孔隙為孤立孔隙，通過這些現象可以大致猜測，很有可能微塑料會優先堵塞最小的孔隙，并將較大的孔隙適當分割成薄片狀，從而出現大孔隙的體積稍微變小，但中小型孔隙的數量占比反而增多的現象。

圖5 CK和M處理中土壤孔隙數量分布

2.3 聚丙烯微塑料對土壤孔隙形態特征的影響

應用CT掃描技術可以定量描述土壤中當量直徑和成圓率等孔隙形態特征[27]，不同處理土壤中孔隙的成圓率隨土壤深度的變化如圖6（a）、圖6（b）所示。孔隙成圓率是表征孔隙形態特征的參數之一，孔隙成圓率以Label Analysis模塊中的Shape_VA3d計，其數值越接近于1，表示孔隙形態越接近于圓，一般認為數值處于0.8～1.1之間，即可表示為圓形孔隙[28]。大量研究認為成圓率可以判斷土壤孔隙的大小，孔隙越趨于規則，越利于水分在土壤中的運輸、保存及作物吸收和利用[29]。在0～4 cm土壤深度范圍內，CK的Shape_VA3d平均值在1.20～1.31之間，M處理的Shape_VA3d平均值在1.32～1.63之間，從圖6（a）可以看出，M處理的成圓率波動范圍更大，CK的平均成圓率更接近1，不僅如此，Shape_VA3d值在0.8～1.1范圍內的孔隙在CK土壤中的數量和占比均多于M處理，且隨著土層深度的增加，CK的孔隙成圓率趨于平穩，但M處理的孔隙成圓率忽高忽低，這表明相較于賦存微塑料的M處理，CK中的土壤孔隙形態更接近于圓形，土壤中以形狀規則的大孔隙居多，土壤的孔隙圓度更穩定，這也與2.1的三維結構圖像和2.2中結果相符。微塑料的賦存可能在一定程度上破壞了原有的土壤孔隙結構進而形成了更小的孔隙，使孔隙形態變得破碎且不完整，故CK相較M處理更容易形成接近圓形的孔隙。

比較2種不同處理下的土壤大孔隙當量直徑隨土壤深度的變化（圖6（c））可知，CK中孔隙平均當量直徑略微小于M處理。在0～4 cm土壤深度范圍內，CK中土壤孔隙當量直徑平均值在163.8～174.4 μm之間，M處理孔隙當量直徑在212.4～224.1 μm之間，隨著土壤深度的增加，CK的孔隙當量直徑呈緩慢上升趨勢，M處理的孔隙當量直徑趨于平穩，但仍大于CK，這與2.2中大型孔隙數量規律類似。

圖6 CK和M處理在不同土壤深度時的土層孔隙形態特征

3 討 論

CT斷層掃描技術精準獲取微塑料賦存條件下土壤結構孔隙的幾何信息，可以更科學、有效地認識微塑料對土壤結構的影響，王偉鵬等[30]依托定位施肥試驗，集成同步輻射顯微CT與圖像處理技術，定量分析了不同施肥措施對褐土微觀結構及穩定性的影響。邱琛等[31]利用CT掃描技術研究了有機物料還田深度對黑土孔隙結構影響。本文利用CT斷層掃描，有效地展現出了聚丙烯微塑料賦存下的砂壤土孔隙率、孔隙結構等變化，闡釋了微塑料添加對土壤孔隙產生的不利影響，做到圖像可視化和數據分析的有機結合。

CT斷層掃描的三維數據建模為定量化評估土壤孔隙結構變化提供了有效辦法，通過引入數學模型計算孔隙形態，可直接有效測量土壤孔隙的尺寸、形狀、孔隙成圓率、當量直徑和連通性等。本研究發現，聚丙烯微塑料顯著影響了砂壤土孔隙結構，使土壤孔隙破碎化程度變高，孔隙分布更為混亂，破壞了原有土壤的大型連通孔隙，形成薄片狀，且土壤孔隙度只有3.79%。聚丙烯微塑料賦存條件下土壤孔隙數量有不同程度的降低，土壤孔隙成圓率總體下降，圓形孔隙的占比也有降低，雖然當量直徑的最大值低于原始土壤，但當量直徑平均值略有增加，添加微塑料的土壤孔隙當量直徑隨土壤深度總體呈上升趨勢。牛文全等[32]研究結果證實了殘膜降低了土壤孔隙度和通透性，阻斷了土壤孔隙的連續性，進而改變土壤水動力學性能，導致土壤水分入滲能力下降。Wang等[33]利用CT掃描結合土壤孔隙三維重建獲得土壤孔隙結構特征，定量分析微塑料特性與土壤結構和土壤水分特征曲線之間的關系，發現向砂土中添加更高濃度的大型聚乙烯微塑料會降低土壤的孔隙度和成圓率，并且孔隙分布更加分散，孔隙破碎度增加，和本研究得出的CT掃描結果相似，但鑒于本研究的分辨率有限，添加微塑料后的土壤微觀結構仍有待深入研究。

4 結 論

1）聚丙烯微塑料賦存影響了砂壤土孔隙結構，使得土壤內部結構更為致密且孔隙破碎化程度增加，連通孔隙減少，降低了土壤的孔隙率。

2）聚丙烯微塑料賦存條件下土壤孔隙數量與孔隙體積分布隨土壤深度發生了變化，孔隙數量隨土壤深度的增加呈現冪函數增長趨勢，土壤的孔隙總體積明顯降低。

3）聚丙烯微塑料對土壤孔隙形態特征產生了影響，孔隙成圓率在不同深度處均有下降，雖然當量直徑的最大值低于原始土壤，但平均當量直徑卻略高，當量直徑隨土壤深度總體呈上升趨勢。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）

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Effect of Microplastics on Pore Structure of Sandy Loam Soil:Study Using X-ray Computed Tomography

WANG Zhichao, LI Jiachen, ZHANG Bowen, JING Shuangyi, LI Weiping*

(College of Energy and Environment, Inner Mongolia University of Science and Technology/Autonomous Region Collaborative Innovation Center for Ecological Protection and Comprehensive Utilization of Inner Mongolia Section of the Yellow River Basin, Baotou 014010, China)

【Background】Microplastic particles are an emerging pollutant found in almost all ecosystems including soils. Its impact on soil function is multifactual, and this paper investigates the change in pore structure of soil contaminated by microplastic particles.【Method】Sandy loam soil samples with (treatment) and without (CK) contaminated by 2% of polypropylene microplastics were taken from different depths in soil columns. They were then scanned using x-ray Computed tomography. The pore structure in each sample was analyzed.【Result】The polypropylene microplastics significantly affected pore structure of the soil. 3D visualization revealed that the pores in the non-contaminated soil were more uniformly distributed and well connected compared to the contaminated soil. In contrast, pores in the contaminated soil were highly fragmented and less connected. The porosity of pores identified by the image was 4.98% and 3.79% for the CK and the treatment, respectively. The number of pores and distribution of pore volume varied with soil depths in soil column contaminated by microplastic particles. In the 0～4 cm soil layer, the total number of pores in the treatment was 73.02% lower than that in the CK. The difference in the number of pores between CK and the treatment increased gradually with the increase in soil depth. The average volume of pores in the CK and treatment was 1 709 mm3and 1 235 mm3, respectively, with CK containing more large pores than the treatment. The microplastics also influenced the pore morphology in that with the increase in soil depth, the pore rounding rate in the CK tended to stabilize and the pores were close to round. The average equivalent diameter of the pores in the treatment was greater than that in the CK, and increased gradually with the increase in soil depth.【Conclusion】Polypropylene microplastics not only reduced the porosity of the sandy loam soil, it also affected the number and morphology of the pores at different soil depths.

computed tomography technique; microplastics; soil pore structure; three-dimensional visualization

1672 - 3317（2023）09 - 0079 - 08

S152.7

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022541

王志超, 李嘉辰, 張博文, 等. 基于CT掃描的微塑料對砂壤土孔隙結構的影響研究[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(9): 79-86.

WANG Zhichao, LI Jiachen, ZHANG Bowen, et al. Effect of Microplastics on Pore Structure of Sandy Loam Soil: Study Using X-ray Computed Tomography[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(9): 79-86.

2022-09-30

2023-05-10

2023-05-12

國家自然科學基金項目（42007119）；內蒙古自治區高等學校青年科技英才支持計劃項目（NJYT22066）；內蒙古自治區直屬高校基本科研業務費項目（2022038）

王志超（1988-），男。副教授，博士，主要從事水土環境治理與修復研究。E-mail: wzc5658@126.com

李衛平（1973-），男。教授，博士，主要從事北方寒旱區湖泊水生態治理與修復研究。E-mail: sjlwp@163.com

@《灌溉排水學報》編輯部，開放獲取CC BY-NC-ND協議

責任編輯：趙宇龍