自20世纪50年代以来，全球塑料制品的生产和消费以每年约4%的速度增长。由于大多数塑料制品（尤其是塑料包装材料）的使用寿命较短，只有16%的塑料会被再利用，而66%的塑料制品未经回收处理而被丢弃，最终进入陆地，再通过内陆河流的运输汇入海洋。塑料在自然环境中通过物理、化学和生物作用碎片化后（图1），会形成尺寸小于5mm的微塑料（MPs），对大气、土壤、植被、微生物及人体健康产生重要影响。MPs污染已分布和渗透地球各个角落，在南太平洋、南北极等偏远地区已检测出各种各样的MPs。
图1 大块塑料的碎片化
内陆湿地生态系统因其重要的生态和经济价值，在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、污染物降解、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面起到其他生态系统不可替代的作用。土壤中 MPs 主要来源于农用地膜的风化和解体、生活污水和垃圾排放、大气沉降等。黄河流域湿地介于水陆环境界面，是MPs迁移的“高速公路”。同时, 又是MPs的主要富集区。黄河是中国经济发展的生命线，以仅占全国2%的河川径流量承载着全国12%的人口和15%的耕地用水需求，其衍生的黄河流域湿地是重要的生态屏障，对于MPs等污染物降解、滞留起重要的作用。沿黄两岸是我国重要农作物种植区，种植作物较常使用地膜，且因寻求便利引污染的黄河水灌溉作物，使黄河滩地土壤受到微塑料的严重污染。因此研究好黄河流域湿地污染问题是推进黄河流域生态保护和高质量发展的重要环节。
以往研究证明MPs可以显著影响土壤的化学和物理性质，包括容重、保水能力和有机碳含量。此外，MPs还能影响土壤酶活性和微生物群落结构。这些物理和化学性质的变化很大程度上取决于MPs的形状、类型和浓度等。初生微塑料通过温度变化、机械破碎、紫外线辐射等物理、化学和生物作用下化学键断裂和自由基生成形成次生塑料碎片，进而逐渐老化，在粒径、颜色上发生变化。老化微塑料对重金属和潜在的病原体等污染物的吸附性较高，导致污染物富集，生态风险增加。此外，MPs中含有的添加剂如阻燃剂、抗氧化剂、增塑剂和着色剂等在老化过程中释放，对生物体产生毒性，引发二次污染。
基于此，河南省桃花峪黄河滩涂系统野外科学观测研究站研究团队在黄河中下游地区展开了一系列野外原位观测和盆栽培养试验，旨在揭示MPs对黄河中下游湿地土壤、植被和微生物的影响及潜在机制。
野外控制试验：采用随机区组设计开展了对不同类型、不同浓度、不同形状的MPs在自然土壤环境中（图2），以探究以上不同的MPs暴露后对土壤养分含量、酶活性和微生物群落结构的影响并评估MPs介导的碳、氮和磷循环过程。
图2 野外MPs添加实验
室内盆栽试验：采用随机区组实验设计，采集黄河中下游漫滩土壤进行盆栽培养（图3）。共有15个处理：CK（C）、LDPE（E）、老化 LDPE（LE）、PLA（A）、老化PLA（LA）、木屑（M），木屑+LDPE（ME）、木屑+老化LDPE（MLE）、木屑+PLA（MA）、木屑+老化PLA（MLA）、生物炭（T）、生物炭+LDPE（TE）、生物炭+老化LDPE（TLE）、生物炭+PLA（TA）、生物炭+老化PLA（TLA），每个处理10个重复，共150盆。MPs尺寸为48 μm，塑料颗粒、木屑和生物炭均按照1%（w/w）浓度与土壤进行混合，种植黄河中下游优势作物花生。本研究以缓解白色污染、改善生态环境为切入点，选择不同类型的塑料颗粒（ PE和PLA/PBAT ）为研究对象，研究老化与未老化的微塑料对土壤的理化性质和微生物群落以及作物生长的影响，探究土壤改良剂调节微塑料污染土壤环境，揭示植物-土壤生态系统对微塑料的响应机制。
图3 盆栽MPs培养实验
