塑料全生命周期土壤污染风险识别与协同管控修复技术及应用

塑料在生产生活中应用广泛。进入环境后，塑料会在光照、机械作用和生物活动等影响下逐渐破碎，形成微塑料甚至纳米塑料，同时可能释放塑化剂、阻燃剂等添加剂。土壤是塑料源污染物的重要环境汇，其中的微塑料还可能与重金属、持久性有机污染物等共存，形成更加复杂的复合污染。

微塑料的环境风险与粒径、聚合物类型、暴露浓度、环境条件及接触对象密切相关，并不能简单等同于“只要存在就必然产生严重危害”。真正重要的是弄清它们在哪里、以什么形态存在、会如何迁移，以及在什么条件下可能影响生态系统。

围绕这些问题，研究团队以“环境归趋解析—生态风险评估—协同管控修复”为主线，开展了塑料全生命周期土壤污染风险识别与治理研究。相关成果获得2026年度上海市环境科学学会生态环境科学技术(科学研究类)二等奖。该成果由华东理工大学牵头，上海市环境科学研究院作为第二完成单位，联合上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司、上海化工研究院有限公司、上海交通大学、同济大学和东华大学共同完成。

给土壤塑料污染做一次“成分体检”

要判断塑料污染风险，首先要解决“如何准确检测”的问题。

项目团队建立了双氧化消解—重力浮选联合傅里叶变换红外光谱仪和激光红外成像系统的微塑料检测技术，可识别土壤中微塑料的丰度、粒径、形状和聚合物组成。利用这一技术体系，团队调查了上海典型农业区、历史填埋场和电子垃圾拆解区土壤中的微塑料赋存特征，摸清了不同场景下塑料污染的基本情况。同时，还分析了光老化、土壤水分和植物根际作用对微塑料老化的影响，并借助液相色谱—质谱、高分辨质谱和同步辐射等技术，追踪塑料添加剂及重金属等相关污染物的释放、转化与归趋。

如果说检测技术回答的是“土壤里有什么”，那么迁移研究回答的就是“它们会往哪里去”。

团队联合胶体界面理论、机器学习和量子化学计算，揭示了离子强度、铁矿物转化、根际分泌物和颗粒形状等因素对纳米塑料在土壤孔隙中迁移的影响，为判断污染物能否从表层进入深层土壤或地下水环境提供了依据。

从“进入环境”到“影响生物”

在植物体系中，团队运用稀土示踪、分根培养、荧光成像和多组学技术，发现了特定条件下微纳塑料在植物体内“根—地上部—根”的长距离转运现象，并解析了水通道蛋白介导的物种特异性转运机制。

这一发现并不意味着所有植物都会大量吸收微塑料，而是说明在特定材料、粒径和作物条件下，微纳塑料存在跨组织迁移的可能。明确这些条件，正是科学评估风险的前提。

在土壤动物体系中，团队以蚯蚓为模式生物，系统研究了典型阻燃剂、微塑料和重金属的蓄积、转化与毒性效应，提出了“异常—恢复—失调”的动态毒性响应模型，筛选出乙酰胆碱酯酶、钙离子、细胞色素P450等早期预警指标。从土壤微生物和动物两个维度构建动态风险评价体系，并引入三维概率密度分布模型，优化传统生态风险评估方法，并优化物种敏感性分布方法，提升了风险评估的动态化和精细化水平。

从识别风险到协同治理

塑料源土壤污染往往不是单一污染物问题，因此修复也需要“分类施策、协同管控”。

针对可溶性聚合物，开发了热活化过硫酸盐自由基交联凝聚分离技术；针对溴代阻燃剂，构建了高级氧化与纳米零价铁改性生物炭耦合的原位修复体系；针对重金属，研发了镁铝改性生物炭和微生物负载材料，通过界面络合、氧化沉淀和晶格矿化等过程实现精准捕获。

此外，提出了以高价铁和电子传递为核心的非自由基主导催化体系，并集成低能耗原位热脱附、多相抽提智能监控和双循环淋洗等技术，形成适配不同污染场景的模块化修复工艺，在典型场地开展工程示范。

这项成果的意义，不仅是“找到”土壤中的微塑料，更是把塑料污染置于生产、使用、废弃和环境归趋的全生命周期中进行认识，为源头减量、过程监管、风险预警和污染修复提供科技支撑。未来，团队将继续围绕塑料源新污染物的精准识别、风险评估与绿色修复开展研究，为上海新污染物治理和土壤生态安全提供更加可靠的技术保障。

供稿：凌思源(健康所)

原标题：塑料全生命周期土壤污染风险识别与协同管控修复技术及应用