我校许学慧副教授课题组揭示黄河内蒙古段水土环境中微塑料的环境行为和生态效应

微塑料作为一种全球范围内广泛存在的新型污染物，其环境行为和生态效应备受关注。近日，我校资源与环境学院许学慧副教授课题组在环境领域国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》（中科院一区，TOP）和《Environmental Pollution》（中科院二区）连续发表两项研究成果，基于区域尺度监测调查和室内模拟试验，系统揭示了黄河内蒙古段水土环境中微塑料的赋存特征和潜在风险及老化作用影响微塑料对土壤-植物-微生物系统生态毒性的耦合机制，为黄河流域生态保护和高质量发展提供科技支撑。

在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究，题为“Occurrence and ecological risk of microplastics in soils and sediments in the Inner Mongolian Yellow River Basin: An analysis based on functional zoning”，通过对内蒙古黄河流域土壤/沉积物中微塑料的污染情况监测发现：该区域微塑料广泛分布，土壤中平均丰度为5503±1502 n/kg干重，沉积物中为2059±1188 n/kg干重。微塑料主要呈1-2毫米的透明纤维状，成分以聚丙烯和聚乙烯为主。空间分析显示，包头地区土壤微塑料丰度最高（6108 n/kg干重），而沉积物污染峰值出现在呼和浩特附近区域（2543 n/kg干重）。按功能分区划分，排污口（6133 n/kg干重）和工业区（5800 n/kg干重）是土壤微塑料的主要汇集区，湿地鱼塘则承载着最高浓度的沉积物微塑料（2533 n/kg干重）。在形态组成上，农用地以膜状微塑料为主（占比>23%），工业区以碎片状为主，湿地鱼塘则以纤维状为主。聚合物组成呈现空间差异：工业区土壤中聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯含量较高，湿地沉积物中聚苯乙烯成分更突出。生态风险评估表明，工业区土壤因含毒性较强的聚氯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯而处于极高风险等级，湿地沉积物处于中等风险水平。该研究为黄河流域微塑料生态风险管控提供了重要的数据支撑。

图1 黄河内蒙古段土壤/沉积物中微塑料的赋存特征和风险评估

在《Environmental Pollution》发表的研究，题为“Aging reduces the negative effect of low-density polyethylene microplastics on soil-plant-microbial systems”。探究了原始与紫外老化低密度聚乙烯微塑料在不同粒径（5 μm、500 μm）与浓度（0.1%、1%）下对小白菜生长、土壤性质及微生物群落的影响。结果表明，1% 500 μm原始微塑料显著抑制小白菜生长，生物量降幅达75.9%，而老化微塑料几乎无生长抑制，且提升植株氮、磷吸收量分别达82.3%和14.2%。两种微塑料均引发氧化应激反应，提高丙二醛含量及相关酶活性。土壤方面，微塑料添加提升了有机质与阳离子交换量，其中0.1% 5 μm处理效果最显著；大粒径微塑料增加硝态氮，小粒径则提高有效磷。微生物分析显示，老化微塑料抑制碳矿化与反硝化相关细菌，但促进腐生真菌生长。结构方程模型进一步阐明，紫外老化通过减轻对植物与细菌的负面效应、增加有益真菌、稳定土壤碳氮循环，从而降低微塑料毒性。该研究为认识老化微塑料在农业生态系统中的长期风险提供了科学依据。

图2 老化微塑料对小白菜-土壤-微生物系统的影响机制

《Journal of Hazardous Materials》论文的第一作者是2025级博士生王茂和已毕业的硕士生王瑞坤；《Environmental Pollution》论文的第一作者是已毕业的硕士生贾宇飞，两篇论文的通讯作者均为许学慧副教授，第一完成单位均为内蒙古农业大学。研究工作得到内蒙古自然科学基金（2022MS03026）、内蒙古自治区重点研发和科技成果转化项目（2025YFHH0174）、内蒙古农业大学基本科研业务费（BR22–13–04; BR22–10–20）等项目资助。