微塑料对农业生产的危害与对策研究

高田蕊，熊 爽，雍 彬，邵欢欢

（成都市四川师范大学生命科学学院，四川 成都 610101）

微塑料(microplastics)通常是指粒径小于5毫米的塑料颗粒或碎片。相较于大块塑料，微塑料尺寸小、数量大、分布广、难降解且化学性质稳定，甚至可以通过食物链传递富集，作为一种持久性有机污染物对生物体以及生态环境产生危害。由于塑料制品在农业生产中被大量使用，农业土壤中积累的微塑料含量已远高于海洋，相关研究指出陆地中存在的微塑料丰度可能是海洋的4～23倍，可见农业生产中微塑料的污染问题已十分严峻。本文通过归纳近年来国内外研究进展，对农业生产中微塑料的来源、危害以及土壤中的分布进行了系统的总结，分析了微塑料对农业作物以及畜禽养殖的影响，并提出了解决办法，以期为准确评估微塑料对农业生产的影响提供理论依据。

1 农田中微塑料的来源

农田土壤微塑料主要来源为长期的农用地膜残留、污水灌溉、污泥农用、有机肥施用以及大气沉降等。农用地膜是主要来源之一，研究发现覆膜农田微塑料含量约是不覆膜的两倍，且回收率低，地膜经物理、化学和生物过程裂解形成微塑料，便长期存在于农田土壤环境中。污水灌溉、污泥农用也是主要来源，绝大多数的污水处理厂不能有效去除废水中的微塑料，大量含微塑料的污水、污泥施用到农田中。此外，有微塑料碎屑也能在风力作用下，在空气中传输，随着大气沉降进入农田。

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异，例如墨西哥40%～60%的农田表层土壤受到微塑料的污染。我国云南滇池湖滨农田表层土壤中微塑料累积数量巨大，而澳大利亚悉尼某工业区表层土壤中微塑料含量仅为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，如我国西北黄土高原农田、果园、温室深层土壤中的微塑料丰度呈递增趋势，而新疆覆膜棉田土壤中，中间土层微塑料污染丰度显著高于表层与犁底层，上海市郊菜地土壤中微塑料在3～6厘米土层中的含量比例明显高于0～3 厘米土层。

3 微塑料的危害

微塑料因其本身含有增塑剂等有毒添加剂，能够对自然环境及生物体生长等造成直接的影响，甚至有沿食物链传递富集的风险。并且因其粒径小、疏水性与比表面积较大，能够作为载体从环境中吸附并富集其他污染物，产生更高的复合毒性。对于农田生态系统中的微塑料污染，其不仅会影响土壤理化性质和结构、降低土壤肥力、改变土壤中微生物群落多样性，还会对土壤环境中植物和动物造成危害，影响作物生长及粮食产量，影响动物生长、发育和繁殖。还可能由于低营养级生物被动摄取微塑料，通过食物链传递最终进入人体，严重危害人类健康。

4 微塑料对农业作物的影响

微塑料可通过影响土壤生态，从而间接影响作物的生长发育。微塑料对农作物的影响主要体现在以下几个方面：首先，增加农作物的蒸腾作用，抑制生长。如聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微塑料能加速土壤水分蒸发，促进葱的蒸腾量增加，导致根径减少，进而抑制葱的生长。其次，降低农作物的生物量。如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三种微塑料均能抑制小麦种子的发芽率。土壤中的积累的聚乙烯微塑料还可以导致小麦千粒重和饱满度降低，也会降低水稻地上部分生物量。最后，影响农作物的生长发育。微塑料能被作物吸收进入体内积累，产生不利影响，聚苯乙烯微塑料可在蚕豆中积累，造成基因毒性。微塑料可被小麦和生菜根部吸收富集，并从根部向地上迁移，积累分布于茎叶之中，对于作物的生长和物质运输具有潜在影响。且不同粒径、浓度的微塑料对作物的影响存在差异，粒径越小、浓度越高，其毒性效应越强。

5 微塑料对畜禽养殖的影响

2005年至2010年期间的调查显示52%～96%的动物饲料样品中均含有微塑料，且有研究发现微塑料在墨西哥饲养牲畜的家庭花园的土壤中、蚯蚓体内、母鸡体内均有大量富集，首次证实了微塑料在陆地食物链中的传递，可见鸡等家禽，猪、牛、羊等家畜可食入含有微塑料的土壤、水体、农业作物以及饲料等，使得微塑料在体内积累，可能影响畜禽的生长发育、消化吸收、生理代谢、免疫遗传等方面，对畜禽养殖造成潜在性的危害，甚至通过食物链传递富集影响人体健康。

6 解决方法

6.1 减少农田塑料输入

控制农业生产中微塑料增长的重要手段是从源头减少农田塑料的输入量，可通过制定相关法律法规，建立健全农用塑料制品的管理体系和农村生活垃圾的处理机制，做到尽可能提高农田塑料的降解回收率，规范地膜的使用与回收再利用。同时加强农田微塑料污染的相关监管标准，开发微塑料的高效降解新技术，监测并尽可能有效去除农用灌溉水、污泥、有机肥中的微塑料，以减少其输入量。此外，应提高公众的环保意识，减少塑料产品的使用和塑料垃圾的丢弃等。

6.2 加大新型可降解塑料材料的开发及应用

可降解塑料材料是指通过某些方法，在不改变其功能的条件下降低原本塑料的稳定性，使其几乎能够在自然环境中被完全降解的塑料，具有降解速度快、污染小等优势，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。这类材料目前正被大力推广使用，但是由于制备成本较普通塑料高，且在某些条件下的性能略差，使得其难以推广和普及应用，因此，从可持续发展的角度出发，开发低成本、高产能、对环境友好的新型可降解塑料材料并投入实际农业应用是未来的重点研究方向。

6.3 加大塑料降解有关微生物的研究及应用

由于微塑料难以直接处理降解，因此有必要在形成微塑料之前将塑料降解，而微生物降解由于其低能耗和环境友好性受到广泛关注，被认为是可能的有效途径，目前已从不同环境中成功分离筛选出可降解塑料的细菌、真菌等微生物菌株有90多种，并且分布广泛。微生物降解塑料有着明显的优势和广阔的发展空间，因此筛选、纯化培养高效降解菌以及研发菌液或菌粉制剂应用于农业塑料污染的生态修复的是目前研究生物降解塑料的主要方向。