微塑料污染已经被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题,并成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球环境问题。土壤中的微塑料含量已经超越水环境成为主要的环境储层,然而,与水环境相比,微塑料在陆地生态系统中作为隐形的污染物而相对被忽视。截至目前,塑料地膜残留已经成为农田土壤中微塑料污染的主要来源之一。中国作为世界上地膜覆盖栽培面积最大的国家,其残留污染严重。目前农业生产中聚乙烯地膜被广泛使用,但其在土壤中会长期存在,降解周期较长。为了减轻地膜残留的污染状况,生物可降解地膜逐渐被使用。但与普通聚乙烯地膜相比,它暴露于阳光和氧气环境中时,并不会完全降解,而会先碎裂成大量微塑料积累在土壤环境中,带来潜在的环境危害。地膜源微塑料在降解过程中会吸附各类疏水性有机物、重金属等污染物,并释放出各种有毒有害添加剂,引发生态风险。在农业土壤中,地膜表面吸附的农药,可能会迁移到内部。有研究发现,某些含硫/氯农药会促进地膜的降解。这些农药会加速地膜源微塑料对塑料添加剂的释放及污染物的吸附,导致进一步的环境污染。鉴于此,本课题以常见的聚乙烯(PE)地膜、生物可降解聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)地膜源微塑料为研究对象,以目前在生产中被广泛使用的含硫/氯的高效新型杀菌剂丙硫菌唑为代表农药,研究土壤环境条件下该农药对两类地膜源微塑料降解的影响;并分析降解过程中微塑料对重金属及有机污染物的污染特征。主要研究结果如下:(1)丙硫菌唑对微塑料降解的影响:对PE和PBAT微塑料进行模拟降解实验,利用ATR-FTIR及SEM对降解结果进行表征,研究丙硫菌唑对微塑料降解的影响。结果表明:在土壤环境中,a)无论是否添加丙硫菌唑,PBAT表面氧化产生的羟基官能团及裂痕数量均高于PE微塑料;b)添加了丙硫菌唑后,这两类微塑料表面产生的裂痕均明显增多,说明在土壤环境中,PBAT和PE这两类微塑料均会发生降解,PBAT微塑料降解速率明显高于PE微塑料,且丙硫菌唑促进了这两类微塑料的降解。在无土壤环境下,微塑料表面的官能团和形貌均未出现明显变化。因此,说明地膜源微塑料的降解不仅受光照、微生物、水分等土壤条件的影响,还受到农药等农用化学品的影响。(2)微塑料降解过程中的重金属污染特征:在PE和PBAT微塑料模拟降解实验中,利用ICP-MS对每周降解的土壤与微塑料进行表征,研究有无丙硫菌唑条件下,两类地膜源微塑料的重金属污染特征。结果表明:对于重金属砷、钡、铬、铅来说,这几类均为在土壤环境在常见的重金属污染物,其在土壤中的浓度高于微塑料中的浓度,它们会被微塑料逐渐吸附,丙硫菌唑会阻碍微塑料对金属的吸附;对于重金属锡来说,由于常被用作稳定剂添加在在地膜中,其在地膜源微塑料中的浓度远高于土壤中的浓度,它会逐渐释放到土壤中去,丙硫菌唑对Sn的释放影响不大;对于金属铜来说,其在土壤中浓度与微塑料中浓度相近,丙硫菌唑会促进微塑料吸附土壤中的铜;PBAT由于降解速率更快,比表面积更大,其对这几类重金属的吸附能力普遍高于PE。因此,土壤中地膜源微塑料对重金属的吸附释放行为是一个复杂的动态过程,丙硫菌唑会对该过程造成影响,相较于PE微塑料,PBAT会表现出更大的负面影响。(3)微塑料降解过程中的有机物污染特征:在PE和PBAT微塑料模拟降解实验中,对每周降解的土壤进行超声萃取,并利用GC-MS进行表征,研究有无丙硫菌唑条件下,两类地膜源微塑料的有机物污染特征。结果表明:在土壤环境中,降解后的地膜源微塑料会向土壤中释放增塑剂邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯;与自然降解的微塑料相比,在添加丙硫菌唑后,邻苯二甲酸类增塑剂释放时间提前;相较于PE微塑料,PBAT微塑料降解过程可以检测到邻苯二甲酸酯类化合物的时间更早。因此,在土壤环境中,丙硫菌唑可以促进PE和PBAT两类地膜源微塑料中增塑剂的释放,且PBAT中的增塑剂释放速率更快,具有更大的潜在风险。本论文研究结果将有助于正确认识地膜源微塑料降解过程对土壤生态环境的影响,为农用地膜的科学、规范使用及生物可降解地膜的合理开发提供科学依据,准确评估农药和地膜源微塑料对土壤生态环境、农作物和人类健康的潜在风险。