微/纳米塑料在农业土壤中的趋势和影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.010

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (4): 52-58.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.010

微/纳米塑料在农业土壤中的趋势和影响

杨帆, 候梦宗, 宋丽莎, 胡润, 马瑜浩, 刘强, 张宏()

西北民族大学化工学院，环境友好复合材料国家民委重点实验室，兰州 730300

收稿日期:2024-05-15 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-23
通讯作者: 张宏（1973—），男，教授，研究领域功能高分子材料，gszhangh@126.com
E-mail:gszhangh@126.com
基金资助:
废旧塑料/橡胶路料化沥青改性剂的应用研究及其工程示范(2023?3?75);废旧地膜路料化沥青改性剂及其应用评价(Z23038/00400);西北民族大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(31920240073)

Fate and effects of MPs/NPs in agricultural soils

YANG Fan, HOU Mengzong, SONG Lisha, HU Run, MA Yuhao, LIU Qiang, ZHANG Hong()

Key Laboratory of Environment?friendly Composite Materials，State Ethnic Affairs Commission Northwest Minzu University，School of Chemical Engineering，Lanzhou 730030，China

Received:2024-05-15 Online:2025-04-26 Published:2025-04-23
Contact: ZHANG Hong E-mail:gszhangh@126.com

摘要/Abstract

摘要：

塑料产品破碎、风化、老化等途径产生的微塑料（MPs，<5 mm）和纳米塑料（NPs，<1 μm）逐渐在土壤中积累并且由于其难降解的特性引起了广泛的关注。尽管已有报道MP/NPs与植物在植物⁃土壤关系中的相互作用，缺乏对这一新兴领域知识状况的全面综述，阻碍了这一领域的持续发展。本综述旨在通过广泛总结农业中 MPs/NPs 的来源、研究技术、对土壤性质的影响以及在植物体内的积累来填补这一空白。本综述还介绍了MPs/NPs植物毒性的可能机制。

关键词: 分析技术, 农业, 微塑料, 纳米塑料

Abstract:

The gradual accumulation of the microplastics （MPs， <5 mm） and nanoplastics （NPs， <1 μm） produced by crushing， weathering， and aging of plastic products in the soil as well as their difficult degradation characteristics have received widespread attention. Although the interactions between the MPs/NPs and plants in plant⁃soil relationships have been reported， there are fewer review papers regarding the emerging knowledge in this area. This hinders the sustained progress in this emerging field. This paper summarized the sources of MPs/NPs in agriculture， hazards， effects on soil properties and plant growth， and research techniques to complement them， and also describes the possible mechanisms about the phytotoxicity of MPs/NPs.

Key words: analytical techniques, agriculture, microplastic, nanoplastic

中图分类号:

TQ320.73

杨帆, 候梦宗, 宋丽莎, 胡润, 马瑜浩, 刘强, 张宏. 微/纳米塑料在农业土壤中的趋势和影响[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 52-58.

YANG Fan, HOU Mengzong, SONG Lisha, HU Run, MA Yuhao, LIU Qiang, ZHANG Hong. Fate and effects of MPs/NPs in agricultural soils[J]. China Plastics, 2025, 39(4): 52-58.

图/表 4

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方法	定性、定量	MPs/NPs 的检测范围	优缺点
肉眼观察	定量（数量、尺寸）	尺寸不限	成本低，预处理复杂，主观性强且容易出现人为错误。
称重	定量（质量）	尺寸不限	成本低，需要配合微天平等多个步骤（如：过滤、干燥），易受外界干扰。
浊度	定量（浓度）	不适合低密度MPs/NPs	使用方便，快速，测量范围广，易受其他颗粒的干扰，不适合低密度的M/NPs
GC⁃MS	定性（类型）	尺寸不限	精度高，可获得的MPs/NPs的种类，需要结合热分析技术、破坏性方法，不能提供M/NPs的尺寸和数量，需要有资质的人员。
LC	定性（类型）	尺寸不限	精度高，可获得的M/np类型，需要与其他技术相结合，不能在M/np上提供尺寸和数量，需要有资质的人员。
FT⁃IR	定性（类型）	≥20 μm	方法快速、无损，可获得MPs的特定光谱，不适合NPs，仪器昂贵，需要合格的人员。
Raman	定性（类型）	≥1 μm	快速无损的方法，精密度高，对非极性官能团敏感，易受污染物（微生物和有机或无机物）影响，不适合NPs，需要有资质的人员。
SERS	定性（类型）	≥50 nm	灵敏度高、分子特异性独特、不受复杂成分影响、横向分辨率低、重现性差。
SEM⁃EDX	定量（数量、尺寸）	尺寸不限	可以提供M/NPs的高分辨率图像，可以获得M/NPs的形貌和表面元素组成，成本高，有复杂的预处理步骤。
DLS	定性（大小）	1 nm~10 μm	快速准确，适用于测定分子量和分子大小，主要适用于球形颗粒，对溶液温度和粘度变化敏感。
定量1H 核磁共振	定性（大小）	尺寸不限	快速、高精度、易受有机物干扰，需要完全提取 MPs/NPs，不适用于复杂基质。
质子核磁共振	定量（浓度）	尺寸不限	基体干扰小需要将聚合物溶解在适当的溶剂中，价格昂贵。

方法	定性、定量	MPs/NPs 的检测范围	优缺点
肉眼观察	定量（数量、尺寸）	尺寸不限	成本低，预处理复杂，主观性强且容易出现人为错误。
称重	定量（质量）	尺寸不限	成本低，需要配合微天平等多个步骤（如：过滤、干燥），易受外界干扰。
浊度	定量（浓度）	不适合低密度MPs/NPs	使用方便，快速，测量范围广，易受其他颗粒的干扰，不适合低密度的M/NPs
GC⁃MS	定性（类型）	尺寸不限	精度高，可获得的MPs/NPs的种类，需要结合热分析技术、破坏性方法，不能提供M/NPs的尺寸和数量，需要有资质的人员。
LC	定性（类型）	尺寸不限	精度高，可获得的M/np类型，需要与其他技术相结合，不能在M/np上提供尺寸和数量，需要有资质的人员。
FT⁃IR	定性（类型）	≥20 μm	方法快速、无损，可获得MPs的特定光谱，不适合NPs，仪器昂贵，需要合格的人员。
Raman	定性（类型）	≥1 μm	快速无损的方法，精密度高，对非极性官能团敏感，易受污染物（微生物和有机或无机物）影响，不适合NPs，需要有资质的人员。
SERS	定性（类型）	≥50 nm	灵敏度高、分子特异性独特、不受复杂成分影响、横向分辨率低、重现性差。
SEM⁃EDX	定量（数量、尺寸）	尺寸不限	可以提供M/NPs的高分辨率图像，可以获得M/NPs的形貌和表面元素组成，成本高，有复杂的预处理步骤。
DLS	定性（大小）	1 nm~10 μm	快速准确，适用于测定分子量和分子大小，主要适用于球形颗粒，对溶液温度和粘度变化敏感。
定量1H 核磁共振	定性（大小）	尺寸不限	快速、高精度、易受有机物干扰，需要完全提取 MPs/NPs，不适用于复杂基质。
质子核磁共振	定量（浓度）	尺寸不限	基体干扰小需要将聚合物溶解在适当的溶剂中，价格昂贵。

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微/纳米塑料在农业土壤中的趋势和影响

Fate and effects of MPs/NPs in agricultural soils

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