【摘要】 土壤电场与微塑料的耦合作用是影响土壤团聚体稳定性的关键因素。

随着塑料废物在自然环境中不断积累，老化微塑料（MPs）对土壤生态系统的影响日益受到全球关注。但老化MPs对水稳性土壤团聚体稳定性的影响尚不清楚。因此，我们研究了两种老化MP，即聚苯乙烯和聚丙烯，对土壤团聚体稳定性的影响。我们发现MPs对土壤团聚体的基本结构单元，包括有机物和微生物有显著的影响。

 

因此，通过破坏土壤颗粒的键合机制来降低土壤团聚体的结构稳定性，会影响粗团聚体的抗侵蚀能力。此外，我们研究了“土壤电场-MPs”对团聚体稳定性的耦合效应。结果表明，团聚体爆炸碎裂的临界电位对应于电解质浓度为10-2 mol⋅L-1 时的电场强度。研究明确了MPs影响水稳性土壤团聚体稳定性的主要因素，为更准确地评估MPs对土壤团聚体的影响提供了新的见解。

 

图1. Na+饱和样品的制备和聚集体击穿强度（ABS）测定的具体步骤[1]。

 

老化的 PS 和 PP-MP 通过干扰团聚体的结合机制，对土壤团聚体结构的稳定性产生不利影响。它们还降低了粗团聚体 (>2 mm) 的抗侵蚀性，并且随着老化 MP 浓度的增加，这种负面影响变得更加明显。在低浓度下，两种老化 MP 的影响没有显著差异。然而，随着浓度的增加，老化 PP-MP 对团聚体结构的不利影响变得更加突出。老化的 PS-MP 和 PP-MP 提高了水稳性土壤团聚体的稳定性。通过老化，MP 经历微生物和化学过程，促进水稳性土壤团聚体中有机物的增加，促进团聚体内部结合材料的形成。因此，这增强了中到大土壤团聚体 (1-2 mm) 和细大土壤团聚体 (0.25-1 mm) 的水稳定性和抗侵蚀性。

 

土壤电场与微塑料的耦合作用是影响土壤团聚体稳定性的关键因素。MPs的加入影响团聚体的表面电荷，土粒表面电场对团聚体的破碎起着至关重要的作用。随着团聚体内部电解质浓度的降低，土壤表面电场和电位增强，电场导致被老化MPs污染的土壤团聚体发生爆炸性破碎。土壤团聚体发生爆炸性破碎的临界电位对应的电解质浓度为10-2 mol⋅L-1 。

 

在此电解质浓度下，向土壤中加入老化MPs显著降低了团聚体破裂强度和释放的微团聚体数量，不利于水稳性团聚体的稳定性，而PS则相反。电场与两类老化MPs的耦合程度不同，导致团聚体稳定性存在明显差异。

 

[1]Li X, Wang R, Dai W, et al. Aging microplastics and coupling of “microplastic-electric fields” can affect soil water-stable aggregates’ stability[J]. Journal of Hazardous Materials, 2024, 469: 134048.

 

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