土壤是地球生态系统的重要组成部分，承担着支撑农业生产、维持生物多样性和调节物质循环等多重功能。然而，随着工业化、城市化进程的加速，人类活动所产生的大量重金属（如铅、镉、汞、铬、砷、锌等）持续进入土壤环境，导致土壤重金属污染已成为全球范围内最为严重的环境问题之一[1]。
重金属污染具有隐蔽性、滞后性、长期性、不均匀性和不可逆性等特征，一旦进入土壤，便难以通过自然过程快速消解[2]。更为严峻的是，土壤中的重金属可以通过食物链（粮食作物）逐步富集到动物和人体内，对人类健康和生命安全构成严重威胁。相关研究表明，重金属污染对农产品质量安全的威胁已引发广泛关注，控制和修复土壤重金属污染已刻不容缓。因此，土壤重金属污染的治理与修复一直是环境修复领域的核心议题之一。
目前，针对土壤重金属污染的修复技术主要可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。物理修复技术主要包括土壤置换、土壤淋洗、玻璃化、电动力修复、热脱附、热处理等[3]，化学修复则包括固化/稳定化、螯合作用、改变土壤pH值、化学氧化/还原、电动力修复-渗透性反应屏障等[4]。然而，物理和化学方法往往存在成本高、易造成二次污染或对土壤结构破坏较大等局限。相比之下，生物修复技术因其绿色环保、成本低廉、操作简便和可持续性强等优势，正逐渐受到学术界和工程界的广泛认可[5]。
在生物修复技术中，微生物修复和植物修复（植物萃取）是两条主要的技术路径。微生物修复通过微生物的摄取、转化、矿化或固定作用，可将土壤中的重金属转化为毒性较低或迁移性较弱的形式[6]。其中，生物矿化是修复土壤重金属污染的一种常见且有效的方法，主要通过微生物与重金属相互作用形成磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐等矿物晶体来实现。此外，利用碳微球等载体对耐受菌株进行固定化处理，可有效提高菌株在微生物修复中的存活率，促进稳定菌落的形成，从而降低重金属污染。
植物修复（phytoremediation）则利用超富集植物或累积植物从土壤中提取、固定或降解污染物，被认为是一种环境友好且经济高效的绿色修复技术，尤其适用于低至中等浓度污染场地的规模化应用[7]。超富集植物能够在叶片干物质中累积极高浓度的重金属，如镍超富集植物已发现达317个分类群、分属37个科，是超富集植物中多样性最为丰富的类别。植物修复的效率取决于植物体内的重金属含量和植物的生物量产量，因此兼具高生物量和强富集能力的植物在实际修复实践中更为理想。
低镉玉米修复田土壤微塑料与重金属共存：对农田微塑料养分和生态风险的影响期刊名称：Environmental Technology & Innovation
影响因子:7.3
DOI:10.1016/j.eti.2026.105063
检测指标：土壤理化：有效磷、全氮、有机质、速效钾、pH、重金属含量和微塑料检测
本研究以云南省马龙县长期重金属污染修复项目中的低镉玉米种植田为研究对象，选取84个田间样点，系统探究了在低积累玉米品种与多种土壤改良措施（微生物菌剂、有机肥、叶面肥、土壤调理剂、生物炭）联合施用条件下，土壤微塑料与重金属的共存特征及其对土壤养分有效性和微塑料生态风险的影响。研究量化了微塑料的丰度、粒径、颜色、形状及聚合物组成，分析了土壤养分（有机质、氮、磷、钾）、pH及重金属（Cd、Hg、As、Pb、Cu、Zn）含量，检测了重金属抗性基因（cadC、copA、czcA、pcoA）的丰度变化。研究首次在田间尺度提供了低镉玉米修复体系中微塑料与重金属共存的证据，揭示了作物品种和改良措施对土壤养分-污染物互作及微塑料风险的联合影响。
试验样地位于云南省曲靖市马龙县，为典型重金属污染农田修复区，土壤类型为表层酸性土壤（pH 4–6）。修复项目划分为6种处理：低积累玉米品种对比、叶面肥、土壤调理剂、有机肥、微生物菌剂、生物炭；其中生物炭、叶面肥、土壤调理剂、有机肥和微生物菌剂处理区均种植玉米品种Linxin4，并设相应无改良对照。每个处理区内按“S”形布点，点间距5m，采集0–20cm表层土，每点取5-10个子样混合为1个复合样品，风干后过5mm筛去除石块和植物残体。
本研究基于云南省马龙县重金属污染修复项目中的84个低镉玉米田块，首次提供了田间尺度上微塑料与重金属共存的证据，并揭示作物品种与改良措施对土壤养分-污染物互作及微塑料风险的联合影响。微塑料在80个样点中检出，丰度为60-560 items/kg，以<2毫米的纤维和碎片为主，聚合物主要为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）(图1)；卓玉299和卓玉6009种植区微塑料生态风险达高风险，需警惕相关种植风险（图2）。在土壤养分方面，叶面肥和土壤调理剂分别提升有机质7.0%-41.1%和13.6%-27.6%，生物炭降低有机质11.2%-28.0%；微生物菌剂和生物炭降低速效钾，有机肥、叶面肥和土壤调理剂提升速效钾1.9%-53.7%，有效磷在曲辰28、鲁单20等品种种植后显著升高（图3）。
在重金属方面，林新4、鲁单20和水金玉2种植后土壤汞残留较高（吸收较低），宣红18汞吸收能力最强；有机肥和叶面肥分别降低土壤汞8.1%-20.4%和10.8%-23.1%，而生物炭和土壤调理剂在酸性土壤中增加土壤汞1.4%-72.4%、砷8.5%-31.5%，并提高可交换态镉和砷含量（表1）。
微塑料特性方面，红色微塑料与汞和砷的关联最强，蓝色微塑料显著影响有机质、有效磷、pH和镉，3.0-5.0毫米粒径对有机质影响最显著，1.0-3.0毫米影响有效磷，<3.0毫米影响汞，<5.0毫米影响砷，纤维与碎片形态影响无显著差异；微塑料丰度与风险特征比（RCR）正相关、与铅和锌负相关，RCR与镉正相关（图4）。总体上，将微塑料监测和性状分析纳入品种选择与改良剂评估，对于实现受污染农田的安全可持续利用至关重要。
图1.采样点土壤中不同颜色微塑料的分布。（A）D32-D50采样点，（B）D57-CK4采样点。横轴代表采样点编号，纵轴代表不同颜色微塑料的占比。
图2.不同粒径微塑料在采样点土壤中的分布情况。（A）D32-D50 采样点；（B）D57-CK4 采样点。横轴表示采样点编号，纵轴表示不同粒径微塑料的占比。
图3.不同玉米品种种植区的土壤理化性质：（A）有效磷与全氮；（B）有机质与速效钾；横坐标表示种植区所用玉米品种。
表1：低积累型玉米品种种植田中的重金属含量与pH值
图4.（A）微塑料粒径、（B）颜色及（C）形状与土壤理化性质及重金属含量之间的相关性分析。贡献度与线宽呈正相关；其中AP表示有效磷，OM表示有机质，TN表示总氮，AK表示速效钾；线宽与相关性成正比；所占圆弧越大，对其他指标的影响越大（对土壤养分及重金属的影响，p > 0.05）。
4.研究结论
这项基于84个点位的大田调查，第一次把微塑料放进了重金属污染农田修复的评价视野。修复田中微塑料普遍存在，丰度 60–560 items/kg，以小于 2 mm 的纤维与碎片为主；低累积玉米品种之间，收获后土壤的重金属残留存在显著分化；而改良剂的效果也并不一致——有机肥、微生物菌剂与叶面肥通过络合作用降低了有效 Cd 与 Hg，强碱性生物炭与土壤调理剂却因改变吸附机制抬升了交换态 Cd 与 As。研究提示，农田修复的评估不宜只问“重金属降了没有”，还应同时关注随农资投入共同进入土壤的微塑料，以及它与金属之间的交互风险。
参考文献：
[1]ASRARI E. Heavy Metals in Contaminated Soils: A Review of Sources, Chemistry, Risks and Best Available Strategies for Remediation[C]. 2014: 0. DOI:10.1201/b16566-7.
[2]WANG Z, SUN X. Spatial Distribution Characteristics of Heavy Metals and Pollution Analysis Methods[J]. Scientific Journal of Technology, 2022, 18 1: 0. DOI:10.54691/sjt.v4i10.2399.
[3]KHALID S, SHAHID M, NIAZI N K, et al. A comparison of technologies for remediation of heavy metal contaminated soils[J]. Journal of Geochemical Exploration, 2017, 182: Pages 247-268. DOI:10.1016/j.gexplo.2016.11.021.
[4]DHALIWAL S S, SINGH J, TANEJA P K, et al. Remediation techniques for removal of heavy metals from the soil contaminated through different sources: a review[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 27 2: 1319-1333. DOI:10.1007/s11356-019-06967-1.
[5]SONG P, XU D, YUE J, et al. Recent advances in soil remediation technology for heavy metal contaminated sites: A critical review[J]. Science of the Total Environment, 2022, 838: Article 156417. DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.156417.
[6]YAO Z, LI J, XIE H, et al. Review on Remediation Technologies of Soil Contaminated by Heavy Metals[J]. Procedia environmental sciences, 2012, 16: Pages 722-729. DOI:10.1016/j.proenv.2012.10.099.
[7]周千,王学涛,王靖逸,等.土壤重金属污染微生物修复技术研究进展[J].现代农业科技,2024,(13):95-98+122.