中国塑料

中国塑料, 2024, 38(9): 137-144 doi: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.022

综述

农田土壤中微塑料的来源、赋存特征及其潜在风险

肖进男,1,2, 张珍明,1,2

1.贵州大学资源与环境工程学院，贵阳 550025

2.喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室，贵阳 550025

Sources， occurrence characteristics and potential risks of microplastics in farmland soils： A review

XIAO Jinnan,1,2, ZHANG Zhenming,1,2

1.School of Resources and Environmental Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China

2.Key Laboratory of Karst Georesources and Environment，Ministry of Education，Guiyang 550025，China

通讯作者: 张珍明（1986—），男，教授，博士，研究方向为环境科学、土壤修复治理，zhangzm@gzu.edu.cn

收稿日期: 2023-12-13  

基金资助: 国家自然科学基金.  42367031
贵州省科技计划项目（黔科合支撑［2022］一般221）

Received: 2023-12-13  

作者简介 About authors

肖进男（1990—），男，在读硕士研究生，研究方向为环境工程，gs.jnxiao21@gzu.edu.cn E-mail：gs.jnxiao21@gzu.edu.cn。

摘要

系统综述了中国农田土壤中微塑料的来源特征、赋存特征、污染危害状况及其对农田生态系统带来的潜在风险。并且进一步展望了今后农田土壤中微塑料污染研究的重点问题与导向，以期为系统分析与探究农田土壤中微塑料污染机理和风险防控提供科学思路。

关键词： 微塑料 ; 农田土壤 ; 污染状况 ; 赋存特征 ; 潜在风险

Abstract

This study systematically reviews the source characteristics， occurrence characteristics， pollution hazards， and potential risks of microplastics in agricultural soils in China. Furthermore， the key issues and future research directions of the microplastic pollution in farmland soil were discussed. It is expected to provide scientific ideas for systematic analysis and exploration of the microplastic pollution mechanisms and the prevention and control of risks in farmland soils.

Keywords： microplastics ; farmland soils ; pollution status ; existence characteristics ; potential risk

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本文引用格式

肖进男, 张珍明. 农田土壤中微塑料的来源、赋存特征及其潜在风险[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 137-144 doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.022

XIAO Jinnan. Sources， occurrence characteristics and potential risks of microplastics in farmland soils： A review[J]. CHINA PLASTICS, 2024, 38(9): 137-144 doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.022

0 前言

塑料制品因成本低，可塑性好，品种繁多和通用性强等特点被广泛应用于各行各业中，促进了经济的快速发展。同时，由于农田中塑料的高分子结构，具有化学性质稳定和难降解等特点，长期累积在农田土壤中。据文献报道，目前排入到环境中的初级微塑料约为83亿吨［1］。对微塑料的研究可追溯到20世纪中后期，1972年Carpenter和Smith科学家在西马尾藻海发现了经降解后形成的小颗粒塑料（0.25~0.5 cm），但对微塑料这一概念的首次正式确立是在2004年发表的一篇文章《Scinece》中提出，微塑料是指环境中的塑料垃圾经物理、化学和生物作用下降解为颗粒直径<5 mm的塑料颗粒 ［2］。此后对微塑料的研究成为新兴污染物的研究热点，农田土壤中微塑料的形态包括碎片、纤维、颗粒、薄膜和泡沫，其聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等。

按照微塑料的来源及形成可分为初级微塑料和次级微塑料，初级微塑料主要包括日常用的化妆品、洗涤剂和牙膏等均含有一定数量的微塑料颗粒（图1）。而次级微塑料由大块塑料碎片经紫外、高温和土壤磨损作用下形成的小颗粒塑料碎片，主要包括用于工农业生产、城市建设和日常生活的大型塑料。目前，不少研究指出排入到农田土壤中的微塑料主要是通过地膜耕种、污水灌溉和地表径流、污泥施用、有机肥利用和大气沉降等方式进入农田土壤，且其主要来源方式是次级微塑料。并且由于微塑料粒径小、疏水性强、比表面积大、吸附性强和难降解性等特点，易吸附和携带各种化学污染物（有毒化学物和重金属等），进而成为携带或运输污染物的重要载体。另外，微塑料在降解过程中可释放出一些有机污染物和释放出加入自身制品的各种添加剂，这些物质由于具有毒性进入农田土壤中之后将对土壤理化性质、土壤动物，植物、微生物和酶活性产生毒害作用，因而给土壤生态系统带来潜在风险［3］。

图1

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图1   土壤环境中初级和次级微塑料的演化过程

Fig.1   Evolution process of primary and secondary MPs in soil environment


农田土壤微塑料污染的研究已成为当前迫在眉睫解决的重大热点课题。以往的相关文献主要针对土壤环境中微塑料的发生、分布和丰度、污染影响等方面，而很少对中国农田土壤中微塑料的来源特征，造成农田土壤理化性质变化，对农田土壤动物、植物和微生物活动等进行系统性概述。本文探讨了农田土壤中微塑料的来源特征，讨论了中国农田土壤中微塑料的赋存特征，讨论了微塑料造成农田土壤理化性质的变化并分析和总结了农田土壤中微塑料带来的潜在风险。本文有助于全面、快速掌握农田土壤中微塑料造成的环境行为及其带来的土壤生态系统潜在健康风险，为今后农田土壤微塑料污染治理与防控提供科学依据和理论参考。

1 农田土壤中微塑料的来源特征

土壤作为人类赖以生存的重要载体，与人类日常生产生活息息相关，土壤质量的优劣决定或改变着人类的健康水平，因此探究土壤中微塑料的来源特征可以帮助我们掌握和防控微塑料在农田土壤中的运输及迁移机理。农田土壤中微塑料的来源方式很多，其中主要来源方式包括地膜使用、农用灌溉、污泥利用、有机肥施用和大气沉降（图2）。

图2

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图2   农田土壤中微塑料的主要来源及途径

Fig.2   The main sources and pathways of MPs in farmland soils


目前，中国农田土壤中地膜种植面积量比较大，因此通过地膜种植后残留的地膜缓慢发生降解及累积，进而提高了农田土壤中微塑料的丰度，这也是地膜种植为农田土壤中微塑料的重要来源的原因［4］。污水灌溉和污泥利用也是农田土壤中微塑料的重要来源方式之一。由于我国水资源匮乏，大量使用处理过的污水进行农业灌溉，但由于部分微塑料尺寸较小及污水处理设备的性能原因不可能将污水中微塑料全部去除，因此通过污水灌溉将微塑料带入到农田土壤中。如Mu等［5］研究表明，在我国胶东半岛采集的5个地下水样品中均检测到微塑料，其平均丰度为2 103个/L。还有研究表明，高流量的洪水可以将生活、工业废弃物、道路交通扬尘和工业生产材料过程产生的微塑带入到农田土壤中，进而加剧农田中微塑料的累积 ［6］。同样，污泥利用释放的微塑料的量也相当大，污泥是污水处理过程中产生的副产品，随着污水处理量的增加，污泥产量也在迅速上升。据Li等对我国11个省份的研究显示，28个污水处理厂的79份污泥样品中均检测到微塑料丰度平均为（2.27±1.21）×104个/kg，由此可估算我国每年约有1.56×1014个微塑料通过污泥利用释放到农田土壤中［7］。还有调查表明，我国污水处理厂污泥中微塑料含量为1 600~56 000个/kg［8］。

此外，有机肥的长期使用对农田土壤中微塑料的累积及污染危害产生重要影响。我国作为有机肥生产和使用大国，每年通过使用有机肥带入到农田土壤中的微塑料含量为0.00524~2.64万吨［9］。王长远等对江苏省辣椒试验田的研究发现，2021年长期施用有机肥的土壤中微塑料丰度最高（543.33个/kg），且设施农田土壤中微塑料丰度随种植年限的延长而升高，且化肥、有机肥和生物炭+有机肥处理的农田土壤中微塑料年平均增长速率分别为11.16 %、12.61 %和9.17 %［10］。另外，通过大气沉降释放到农田土壤中的微塑料也不容小觑。通常城市及郊区沿线公路上轮胎磨损产生的大部分塑料颗粒通过大气传输到农田土壤中。目前，在我国东莞和上海等城市大气中也检测到纤维状等微塑料 ［11］。

2 农田土壤中微塑料的赋存特征

2.1 农田土壤中微塑料的检测及分析方法

研究微塑料的丰度、分布和引起的各种环境行为之前必须对微塑料进行各种检测及表征分析。通常，对农田土壤中微塑料的检测方法包括：首先样品采集、样品消解、微塑料分离及提取［12］（图3）。通过密度浮选之后，采用真空抽滤泵对上清液进行过滤，然后将所提取的微塑料放置在滤膜上进行烘干，用于后续分析。采用金相显微镜统计微塑料颗粒，采用扫描电子显微镜和红外光谱分析微塑料的尺寸、颜色及聚合物的类型。

图3

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图3   土壤中微塑料的检测及表征分析方法

Fig.3   Detection and characterization analysis method of microplastics in soil


2.2 中国不同区域农田土壤中微塑料的赋存特征

总体上看，全国各地区农田土壤中微塑料粒径以小于5 mm为主，其聚合物类型主要为PP、PE，且次是PS、PVC，形态大部分为碎片、纤维和薄膜，少部分还包括颗粒和泡沫（如表1和图4所示）。从空间分布上看，中国西北、华北、东北、华中、西南地区农田土壤中微塑料赋存特征呈现出显著差异，其中华北、西北农田土壤中微塑料分布水平最高，其次为西南和华南地区。

表1   中国32个省份农田土壤中微塑料的污染特征

Tab.1  Pollution characteristics of MPs in farmland soils of 32 provinces in China

7大

地区

各省份

土壤利用

类型

取样深度/cm微塑料参考文献
丰度/个·kg⁃1形态尺寸/mm聚合物成分
西北区新疆棉田0~4080. 3~1 076. 5碎片和薄膜0~5PE［32］
青海菜田/粮田0~1093. 8~4 782碎片、纤维、薄膜和颗粒0~5PP和PVC［25⁃26］
甘肃粮田0~30580~11 900碎片、纤维和薄膜0~5—［22］
陕西农田0~101 430~3 410碎片、纤维、薄膜和颗粒0~0. 49PE、PP、PS、PVC、PET和PE⁃HD［13］
宁夏农田0~400~48. 6 mg·kg-1碎片和薄膜0~5—［32］
华北区北京菜田0~20160~5 220碎片、纤维、薄膜、颗粒和泡沫0~5PE和PP［20］
天津农田0~4010. 0~13. 1 mg·kg-1碎片和薄膜0~5—［32］
内蒙古粮油田0~30756~2 197碎片、纤维、薄膜和颗粒0~3—［33］
山西农田0~2020~1 840碎片、纤维和薄膜0. 02~5PE、PP和PS［34］
河北菜田0~151 180~2 730碎片和纤维0~5PE、PP、PA 和 PES［35］
河北粮田0~30173~2 253碎片、纤维、薄膜和颗粒0~5PE、PP、PA、PET和PES［36］
华东区山东菜田0~25310~5 698碎片、纤维、薄膜、颗粒和泡沫0~5PE、PP、PS、PU、EPC和ABS［18⁃19］
江苏菜田/茶园0~20420~1 290纤维1~5PE和PP［37］
上海农田0~320~265纤维和碎片1.32±0.07PP和PE［16］
安徽菜田0~15218~445碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
浙江菜田/果园0~100~2 760碎片和纤维0~5PE和PP［29］
西南区西藏菜田/粮田0~60~270碎片、纤维、薄膜、颗粒和泡沫0~2PE、PP、PS和PA［31］
四川菜田0~1517.6~79. 4碎片和纤维0~5PE、PP、PS 和 PVC［35］
重庆菜田0~401.2~54.3 mg·kg-1碎片、纤维和薄膜0~5PE和PVC［32］
贵州菜田0~1544~50碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
云南农田0~20885±95纤维、碎片和薄膜0. 5~5PP、PE 和 PVC［14］
华南区广西果园0~153~53碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
广东果园0~15188~279碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
海南农田—20~6 790碎片（46.8 %）<0.5 （37.8 %）PP （56.8 %）［38］
福建菜田0~1579~112碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
台湾农田5、2012~117 个·m-2碎片、纤维—PE⁃LD［15］
华中区河南菜田0~15250~1 220碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
湖北菜田/烟田0~20320~12 560碎片、纤维、薄膜、颗粒和泡沫0~5PA、PP和PS［27⁃28］
湖南菜田0~15826~1 198碎片和纤维0~5PE、PP、PS和PVC［35］
江西粮田0~2016. 4~43. 8碎片、纤维、薄膜和颗粒0~1PE、PP和PES［24］
东北区黑龙江粮田0~300~800薄膜0. 1~5PE［23］
吉林菜田/粮田0~155 215 ± 839碎片、纤维、薄膜和颗粒0~5PE、PP、PS和PVC［39］
辽宁菜田/粮田0~30217~2 512 mg·kg-1碎片、纤维、薄膜和颗粒0~5PE、PP和PS［30］

注：PET: 聚对苯二甲酸乙二醇酯；PA: 聚酰胺；PES: 聚酯纤维；PU: 聚氨酯；PES: 聚酯纤维；ABS: 丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯共聚物；EPC: 乙烯⁃丙烯共聚物；PE⁃HD: 高密度聚乙烯；“—”表示所引参考文献没有相关数据或描述。

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图4

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图4   中国农田土壤中微塑料的分布状况

Fig.4   The distribution condition of MPs in Chinese farmland soils


基于表1，中国农田土壤中微塑料赋存现状特征主要呈现为：不同地区和不同利用类型农田土壤中微塑料分布存在明显差异，从农田利用类型来看，陕西省农田中微塑料丰度最高，其丰度为1 430~3 410个/kg［13］；云南农田土壤中微塑料丰度均值小于1 000 个/kg ［14］；而中国台湾和上海农田中微塑料丰度最低 ［15⁃16］。马贵等［17］还发现位于黄土高原地带的固原市农田（耕作层）中微塑料丰度为186.32~1 286.24 个/kg，而设施农业中微塑料丰度明显高于非设施农业，耕作层微塑料丰度是犁底层的0.31倍。对于菜田，山东和北京菜田中微塑料丰度很高，其丰度分别为310~5 698个/kg和160~5 220个/kg［18⁃20］。另外，据Wang等［21］最新报道，亚洲作为世界上发展最快且农业设施面积最大的地区，其中中国设施农业种植面积居首位，约占世界设施农业总面积的80.0 %。该报道还指出陕西景阳县是中国西北地区最大的蔬菜种植基地，其土壤中微塑料丰度为200.00~4 733.33个/kg。这也进一步揭示了中国土壤微塑料丰度的最高水平主要分布在北方地区。对于粮田来说，甘肃粮田中微塑料丰度最高，其均值高达5 090个/kg ［22］，这可能与西北地区的气象条件和土壤性质有关。相比来看，黑龙江和江西粮田中微塑料丰度较低，其丰度分别为0~800个/kg和16.4~43.8个/kg［23⁃24］。另外，混合种植对土壤中微塑料丰度水平的影响也较复杂，如青海、湖北、浙江和辽宁土壤中微塑料丰度都普遍较高，而西藏较低，这可能与当地的种植方式有关［25⁃31］。相比于其他地区和土壤利用类型而言，唯一种植棉花的新疆和种植粮油田的内蒙古土壤中微塑料丰度也普遍较高，其均值也接近全国土壤微塑料丰度的平均水平［32⁃33］。

3 微塑料对农田土壤理化性质的影响

微塑料对土壤理化性质的影响主要取决于微塑料的尺寸、浓度、聚合物类型，其中尺寸对土壤理化的影响研究最多，其次是浓度。微塑料给土壤理化性质带来的影响主要通过土壤团聚体的组成结构、持水力、土壤容重、土壤孔隙度、渗透性、土壤微生物活性和pH等方面的变化来反映［40］。小尺寸微塑料颗粒比表面积大且疏水性强，易吸附和携带周围环境中的污染物，当微塑料进入农田土壤之后将自身所吸附和携带的污染物释放到土壤中，进而影响土壤的溶解性有机物（DOM）和pH ［41］。大块微塑料进入土壤之后会改变土壤的孔隙度以及通气性和渗透性，进而改变土壤中水分运输及蒸发，并且还能改变土壤中养分的循环和流失。另外，微塑料还通过吸附作用把污染物富集在其表面上，当微塑料进入农田土壤之后，在受各种外力的作用下逐渐发生老化，并将自身所携带的有毒污染物释放到农田土壤中（图5）。同样，发生老化的微塑料也将自身合成中所添加的添加剂和增塑剂也会随之释放出来。聚合物类型对土壤理化性质产生重要影响，如Abel等［42］研究发现PET对土壤持水力起促进作用，而PP和PE则无明显变化；该研究还发现这3种聚合物类型对土壤容重均产生降低作用。微塑料的添加对土壤肥力也产生显著影响，Liu等［43］研究了微塑料的添加对土壤DOM的含量变化的影响，结果表明PP的添加提高了土壤中溶解态有机质的含量，特别是对DOC、IN和TP浓度的增加起明显促进作用。

图5

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图5   微塑料与污染物间的富集

Fig.5   Enrichment between MPs and pollutants


4 农田土壤中微塑料带来的潜在风险

微塑料进入土壤之后，随着时间推移，其表面慢慢发生老化，表面出现粗糙、裂纹、破碎和粒径变小，且伴随污染物质的释放。相比于老化前的微塑料，老化后的微塑料发生一系列的物理性质变化，更容易暴露，给土壤生态系统带来的潜在风险远超过老化前，因此农田土壤中微塑料污染备受人们关注。微塑料对土壤生态系统的影响主要是改变土壤理化性质、影响植物生长和动物生存以及改变微生物群落和酶活性（图5）。另外，微塑料除直接造成土壤污染外，还能与重金属和污染物结合形成更复杂的复合污染。尽管目前此类研究在不断加深，但有关微塑料给土壤生态系统带来的潜在风险的报道仍然很少。

4.1 微塑料介导下土壤植物的生长状况

目前的研究表明，微塑料通过土壤植物的根吸收，并且根部吸收的微塑料伴随蒸腾作用向植物体上部分迁移运输，然后通过茎叶通气孔从根部转移到茎和叶中，而大气中的纳米级微塑料颗粒可通过气孔进入叶片［44］。微塑料在农田土壤中渐渐发生累积，当累积到一定程度后将会对土壤植物产生直接或间接毒害（图6和图7），并且这些微塑料还会经食物链累积和传递，可能会对人体健康造成威胁。Conti等［45］指出，从市场销售的水果（梨和苹果）和日常蔬菜（如生菜、马铃薯和胡萝卜）中检测出微塑料，这进一步说明了微塑料能进入植物体内。

图6

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图6   微塑料对植物生长的直接毒害状况

Fig.6   Direct toxic condition of microplastics on plant growth


图7

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图7   微塑料对植物生长的间接毒害状况

Fig.7   Indirect toxic condition of microplastics on plant growth


从植物个体水平来看，当农田中微纳米塑料被农作物根系吸收后，会延缓种子发芽时间、改变根系结构和生物量以及影响光合作用和营养代谢过程的正常进行。微塑料进入农田土壤后，在降雨作用下改变土壤中养分含量和重金属的分布，从而影响植物的生长发育。赵群芳等［46］通过土壤柱浸滤实验比较研究了在模拟降雨条件下不同质量分数（0、0.2 %和2 %）的PS和PLA微塑料对土壤中养分和镉淋失的影响，结果表明，微塑料对土壤养分和镉淋失的影响与微塑料的种类和质量分数有关，并受到降雨水平的影响。林晓华等［47］对微塑料不同特征对黄土高原有效磷含量的影响研究表明，微塑料种类对土壤中磷素的影响存在差异，生物可降解微塑料对有效磷含量的降低幅度约为传统微塑料的2倍；随着微塑料粒径的增大，土壤有效磷含量呈现先升高后降低的趋势，由此可知微塑料进入农田土壤后将会改变植物对元素的有效吸收含量。Dong等［48］采用水培法研究微塑料颗粒对水稻幼苗的毒性，实验结果发现微塑料会导致水稻根系的机械损伤，从而产生过量的ROS，当ROS的含量超过了细胞耐受性时，就会对水稻产生不利影响。近年来，有关微塑料对植物生长发育的影响及其机制的研究虽然发展较快，但对现有的研究成果还缺少系统性的阐述。

4.2 微塑料介导下土壤动物生存状况

目前，许多报道研究了微塑料对土壤动物的影响，并取得了一定程度的进展，所涉及到的土壤动物有蚯蚓和线虫等。许多研究通过对蚯蚓及原生动物等的微塑料添加培养实验发现，这些动物的肠道或粪便中都检测出微塑料［49］，这说明生活在不同土壤深度中的这些小型动物的生存空间已普遍面临微塑料带来的迫害。土壤中微塑料在微生物（真菌和细菌）的作用下慢慢降解为小颗粒塑料碎片，这些小粒径微塑料颗粒会通过吞噬细胞的吞噬作用进入低营养级生物体内并逐渐发生富集，随后可通过食物链（如土壤⁃蚯蚓⁃鸡）传递到高营养级生物体内，最终甚至可传递到人体［44］（图8）。

图8

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图8   微塑料进入土壤动物体内的方式

Fig.8   The way MPs enter the bodies of soil animals


蚯蚓作为土壤中最活跃的动物之一，也称为“生态系统工程师”，常常被选为土壤微塑料污染的研究对象，微塑料对蚯蚓造成不同程度的影响主要取决于微塑料的尺寸、浓度和聚合物种类等。研究发现，PE⁃HD能明显降低玫瑰尖蚯蚓的生物量；高浓度PE、PS促进蚯蚓体内CAT的活性，进而降低相关转移酶的活性［50］。而低浓度的PS会造成蚯蚓体内DNA损伤或氧化应激，且其粒径越大则引起的毒性越强，易在肠道内发生累计［51］。此外，微塑料和重金属离子联合暴露对蚯蚓生长和繁殖产生抑制作用，该研究还指出，微塑料存在的环境下会增加农田土壤中重金属离子的有效性和在蚯蚓体内发生富集，进而对蚯蚓造成致命性的联合毒性。

4.3 微塑料介导下土壤微生物的变化

土壤微生物作为土壤组成中的核心组分，在维持土壤生态系统的物质循环和能量流动中扮演着重要的角色。微塑料不仅对土壤动植物的生存造成危害，而且其本身或其所携带的有毒污染物能够改变土壤微生物和生态过程的变化，进而改变土壤中的物质循环和能量流动，影响土壤动植物的良性生长。目前，研究微塑料对微生物的影响主要为微塑料对微生物生物量、活性、群落组成和多样性方面的改变，以及对土壤中碳氮元素循环的影响。Zang等［52］研究发现，PE和PVC不仅能显著提高土壤微生物的生物量，还能改变土壤微生物群落的结构和代谢状态。Ren等［53］研究指出，添加PE后土壤中微塑料群落组成发生明显变化，优势菌群从变形菌门演变为放线菌门；同时，添加PE后土壤均会降低各种细菌群落的丰度，并且随着暴露时间的增加，菌门细菌丰度会持续下降。另外，微塑料在老化过程中会释放添加剂到农田土壤中，影响土壤微生物的活动和相关酶的表达。因此，微塑料、微生物和农田土壤之间的作用环境较复杂，有待后续加强对他们之间作用机理的研究，进而精准掌握他们之间的相互作用关系和关键驱动影响因素。

5 结语

微塑料作为一种新型污染物，其在农田土壤中广泛分布。微塑料进入农田土壤中的方式很多，相比于其他排入方式，通过地膜覆盖、有机肥施用和污泥利用带入的微塑料含量最高。目前，在中国32个省、自治区和直辖市农田土壤中都检测到微塑料，而且远离农业活动影响的海南和台湾地区农田土壤中的微塑料分布也较广泛，且其丰度水平接近全国农田土壤中微塑料分布水平，再次证明全国农田土壤已普遍受到微塑料污染。另外，从全国的空间分布来看，西北地区农田土壤中微塑料丰度最高，其次是东北地区和华北地区，而华南地区最低，这与全国农田土壤利用分布之间存在显著关系。微塑料进入农田土壤后造成土壤理化性质的改变，对土壤动植物生存、微生物群落结构与酶活性造成严重影响，从而影响土壤中物质循环与能量流动，进而对农田土壤生态系统带来潜在风险。

目前，对纳米级塑料颗粒的检测和分析、农田土壤中微塑料与共存污染物之间的吸附机理和作用机制、微塑料与微生物共存条件下如何影响土壤养分的循环和对土壤生态功能的调控以及对全球农田土壤中微塑料分布特征和丰度水平数据的提取方面还缺少系统性研究。所以，在全面揭示农田土壤中微塑料污染现状及潜在生态风险之前，对以下几方面挑战的解决迫在眉睫。

（1）农田土壤中微塑料与共存污染物之间关系较复杂，引起的联合毒性效应方面研究目前一片空白。因此，必须加强微塑料与农田土壤中共存污染物的环境行为及生物有效性影响的研究。

（2）纳米塑料颗粒由于粒径极小，迁移能力较强，造成环境危害性更大。因此有必要加强对纳米级塑料颗粒的探究。

（3）土壤养分的循环和土壤功能的维持受土壤微生物与微塑料之间相互作用的调控。因此，加强微塑料与土壤微生物群落之间作用关系机制的研究尤为重要。

（4）目前，对农田土壤中微塑料的研究还远远不够全面系统地评价农田土壤微塑料污染的整体水平。所以，需要进一步加强对微塑料在全球农田土壤中的分布水平数据和工具的开发。

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