سال 16، شماره 2 - ( تابستان 1405 )
جلد 16 شماره 2 صفحات 71-45 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Samadi A, Nosrati K, Dehbandi R. Transport of microplastics induced by rainfall driven water erosion in rangelands of semi-arid regions. E.E.R. 2026; 16 (2) :45-71
URL: http://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-928-fa.html
URL: http://magazine.hormozgan.ac.ir/article-1-928-fa.html
صمدی احمد، نصرتی کاظم، دهبندی رضا. انتقال میکروپلاستیکها در اثر فرسایش آبی ناشی از بارندگی در اراضی مرتعی مناطق نیمهخشک. پژوهش هاي فرسايش محيطي. 1405; 16 (2) :45-71
گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران ، k_nosrati@sbu.ac.ir
چکیده: (403 مشاهده)
خاکهای کشاورزی و مرتعی از بزرگترین مخازن تجمع میکروپلاستیکها به شمار میروند، با این حال سازوکارهای انتقال این ذرات تحت فرسایش آبی هنوز بهطور کامل شناخته نشده است. این پژوهش با هدف بررسی اثر فرسایش ناشی از بارندگی بر انتقال و نسبت غنیشدگی میکروپلاستیکها در اراضی مرتعی شمال حوضه آبخیز نهرمیان در جنوبغرب استان مرکزی انجام شد. برای این منظور، دو کرت فرسایشی به ابعاد ۲×۲۲ متر با دو تیمار فاقد پوشش و دارای پوشش گیاهی احداث شد. میکروپلاستیکهای پلیاتیلن در دو بازه اندازهای ۱۲۵–۶۳ میکرومتر (ریز) و ۵۰۰–۲۵۰ میکرومتر (درشت) بهطور یکنواخت در عمق صفر تا ۱۰ سانتیمتری خاک مخلوط گردید. نمونهبرداری از سطح خاک پیش و پس از سه رخداد بارشی مؤثر انجام شد و در مجموع ۲۴ نمونه خاک و نمونههای رسوب خروجی کرتها جمعآوری شد. پس از خشکسازی، جداسازی ذرات درشت، غربالگری، شستوشو و حذف مواد آلی با پراکسید هیدروژن، نمونهها برای شناسایی زیر میکروسکوپ استریو آماده شدند و تغییرات غلظت و نسبت غنیشدگی میکروپلاستیکها تحلیل گردید. نتایج نشان داد اندازه ذره نقش اصلی را در سرنوشت میکروپلاستیکها دارد. میکروپلاستیکهای ریز بیشترین کاهش را در سطح خاک نشان دادند؛ بهطوریکه میانگین حذف آنها در تیمار فاقد پوشش ۱۴ درصد و در تیمار دارای پوشش ۱۳ درصد از ذخیره اولیه بود. در مقابل، میکروپلاستیکهای درشت در تیمار دارای پوشش ۵ درصد و در تیمار بدون پوشش ۴ درصد کاهش یافتند. همچنین نسبت غنیشدگی نشان داد که میکروپلاستیکهای درشت بیشتر از میکروپلاستیکهای ریز در رسوبات خروجی تجمع مییابند. این امر بیانگر تمایل بیشتر ذرات درشت به جابهجایی افقی و حمل توسط رواناب، و گرایش ذرات ریز به نفوذ عمودی و ماندگاری در خاک است. تحلیل رگرسیونی نشان داد با افزایش فرسایش و تولید رسوب، نسبت غنیشدگی بهطور معناداری کاهش مییابد. این مطالعه تأکید میکند که ذرات درشت میکروپلاستیک با فرسایشپذیری بالا میتوانند تهدیدی فوری برای کیفیت آبهای سطحی باشند، در حالی که ذرات ریز با تجمع در خاک مرتعی، خطر آلودگی بلندمدت خاک و نفوذ به آبهای زیرزمینی را به همراه دارند. همچنین پوشش گیاهی از طریق فرسایش انتخابی، الگوی خروج این ذرات را تنظیم میکند.
واژههای کلیدی: میکروپلاستیک، فرسایش خاک، رواناب، کرت آزمایشی، پوشش گیاهی
نوع مطالعه: مستخرج از پایاننامه / رساله / طرح پژوهشی |
موضوع مقاله:
مدلسازی و تحلیل زمانی و مکانی رخداد انواع مختلف فرسایش محیطی
دریافت: 1405/1/29 | انتشار: 1405/5/25
دریافت: 1405/1/29 | انتشار: 1405/5/25
فهرست منابع
1. Andreu, V., Rubio, J. L., & Cerni, R. (1994). Effects of Mediterranean shrub cover on water erosion. Journal of Environmental Management, 41, 337-349. Blackwell Publishing.
2. Aurisano, N., Belleri, G., Giacomazza, D., & Testini, M. (2021). Chemical additives in microplastics: A review of their occurrence, environmental fate, and impact. Environmental Science and Pollution Research, 28(40), 56043-56059. [DOI:10.1007/s11356-021-14284-9]
3. Barnes, D. K. A., Galgani, F., Thompson, R. C., & Barlaz, M. (2009). Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 364(1526), 1985-1998. [DOI:10.1098/rstb.2008.0205]
4. Bläsing, M., & Amelung, W. (2018). Plastics in soil: Analytical methods and possible sources. Science of the Total Environment, 612, 422-435. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2017.08.057]
5. Bullard, J. E., Ockelford, A., O'Brien, P., & McKenna Neuman, C. (2018). Preferential transport of microplastics by wind and water: A conceptual framework. Atmospheric and Earth Surface Processes, 4(2), 150-165. [DOI:10.5194/asep-4-150-2018]
6. Chae, J., & An, J. Y. (2020). Microplastics in soil: A review of methods, occurrence, and effects. Journal of Hazardous Materials, 394, 122564. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122564]
7. Chae, Y., & An, Y. J. (2018). Microplastics in soil: Occurrence, environmental fate, and ecological effects. Environmental Pollution, 232, 680-693. [DOI:10.1016/j.envpol.2017.09.051]
8. Chaurasia, R., Yadav, P., Kumar, P., & Singh, A. (2024). Atmospheric deposition of microplastics in terrestrial ecosystems: A review. Environmental Science and Pollution Research, 31(2), 1387-1405. [DOI:10.1007/s11356-023-31304-9]
9. Cole, M., Lindeque, P., Halsband, C., & Galloway, T. S. (2011). Microplastics as contaminants in the marine environment: A review. Marine Pollution Bulletin, 62(12), 2588-2597. [DOI:10.1016/j.marpolbul.2011.09.025]
10. Crossman, J., Hurley, R. R., Futter, M., & Nizzetto, L. (2020). Transfer of microplastics from river catchments to the sea: The role of reservoirs and erosion processes. Water Research, 186, 116-129. [DOI:10.1016/j.watres.2020.116129]
11. De Baets, S., Poesen, J., Knapen, A., Barberá, G. G., & Navarro, J. A. (2007). Root effects on resistance of soils to concentrated flow erosion: A review. Earth Surface Processes and Landforms, 32(10), 1474-1490. [DOI:10.1002/esp.1470]
12. de Souza Machado, A. A., Kloas, W., Zarfl, C., Hempel, S., & Rillig, M. C. (2018). Microplastics as an emerging threat to terrestrial ecosystems. Global Change Biology, 24(4), 1405-1416. [DOI:10.1111/gcb.14017]
13. Dong, Y., Gao, M., Qiu, W., Song, Z., & Song, Y. (2021). Transport of microplastics in soil and surface runoff: A review. Science of the Total Environment, 757, 143714. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.143714]
14. Esterhuizen, J., & Kim, K. H. (2022). Microplastics in terrestrial ecosystems: A review of sources, distribution, and ecological impacts. Environmental Research, 206, 112177. [DOI:10.1016/j.envres.2021.112177]
15. Geyer, R., Jambeck, J. R., & Law, K. L. (2017). Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances, 3(7), e1700782. [DOI:10.1126/sciadv.1700782]
16. Guo, Z. L., Li, P., Yang, X., & Wang, Z. (2020). Effects of vegetation cover on the transport of low-density polyethylene microplastics in runoff and sediment. Science of the Total Environment, 715, 136-148. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.136148]
17. Gyssels, G., Poesen, J., Bochet, E., & Li, Y. (2005). Impact of plant roots on the resistance of soils to erosion by water: A review. Progress in Physical Geography, 29(2), 189-217.
https://doi.org/10.1191/0309133305pp443ra [DOI:10.1191/0309133305pp441pr]
18. Hahladakis, J. N., Velis, C. A., Weber, R., Iacovidou, E., & Purnell, P. (2018). An overview of chemical additives present in plastics: Migration, release, fate and environmental impact during their use, disposal and recycling. Journal of Hazardous Materials, 344, 179-199. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2017.10.014]
19. He, D., Luo, Y., Lu, S., Liu, M., Song, Y., & Lei, L. (2020). Microplastics in soils: Analytical methods, pollution characteristics and ecological risks. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 109, 163-172.
https://doi.org/10.1016/j.trac.2018.10.006 [DOI:10.1016/j.trac.2020.01.014]
20. Horton, A. A., & Dixon, S. J. (2018). Microplastics: An introduction to environmental transport processes. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 5, e1268. [DOI:10.1002/wat2.1268]
21. Horton, A. A., & Dixon, S. M. (2018). Microplastic contamination in terrestrial ecosystems: A review of impacts and mitigation strategies. Environmental Science and Pollution Research, 25(14), 13677-13690. [DOI:10.1007/s11356-018-1872-5]
22. Horton, A. A., Walton, A., Spurgeon, D. J., Lahive, E., & Svendsen, C. (2017). Microplastics in freshwater and terrestrial environments. Science of the Total Environment, 586, 127-141. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2017.01.061]
23. Horton, A. A., Walton, A., Spurgeon, D. J., Lahive, E., & Svendsen, C. (2017). Microplastics in freshwater and terrestrial environments: Evaluating the current understanding to identify the sources, fate, and effects. Environmental Pollution, 227, 75-85. [DOI:10.1016/j.envpol.2017.04.059]
24. Hurley, R. R., & Nizzetto, L. (2018). Fate and occurrence of micro(nano)plastics in soils: Knowledge gaps and possible risks. Current Opinion in Environmental Science & Health, 1, 6-11. [DOI:10.1016/j.coesh.2017.10.006]
25. Hydrological Processes, 19, 2815-2844.
26. Khalid, A., Hasan, A., Khan, S. A., & Al-Thani, N. (2020). Microplastic pollution in freshwater ecosystems: A review of sources, occurrence, and ecological effects. Environmental Pollution, 265(Pt B), 114957. [DOI:10.1016/j.envpol.2020.114957]
27. Kim, S. K., Kim, J. S., & Lee, Y. K. (2021). Vertical transport of microplastics in soil columns: Implications for groundwater pollution. Journal of Hazardous Materials, 403, 123-138. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.123997]
28. Kinnell, P. I. A. (2005). The universal soil loss equation for predicting sediment yield. Journal of Hydrology, 304(1-4), 225-238. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2004.07.015]
29. Kinnell, P. I. A. (2005). Raindrop-impact-induced erosion processes and prediction: A review. [DOI:10.1002/hyp.5788]
30. Li, X., Yang, D., Lv, S., & Rillig, M. C. (2019). Microplastic in agricultural soils: Sources, distribution, and ecological impacts. Environmental Pollution, 254, 113025. [DOI:10.1016/j.envpol.2019.113025]
31. Li, Z., Liu, W., Zhang, X., & Zheng, F. (2014). Impacts of land use change and vegetation restoration on soil erosion in the Loess Plateau. Catena, 118, 15-24.
32. Lv, S., Li, X., Feng, Q., Yang, D., & Rillig, M. C. (2019). Microplastics in soils: A review of methods, sources, and impacts. Environmental Pollution, 254, 113025. [DOI:10.1016/j.envpol.2019.113025]
33. Morgan, R. P. C. (2005). Soil erosion and conservation (3rd ed.). Blackwell Publishing.
34. Nearing, M. A. (2001). Field-scale process-based erosion modeling. Transactions of the ASAE, 44(1), 57-65. [DOI:10.13031/2013.5917]
35. Nearing, M. A., et al. (2017). Modeling response of soil erosion and runoff to changes in precipitation and cover. Catena, 61, 131-154. [DOI:10.1016/j.catena.2005.03.007]
36. Nearing, M. A., Foster, G. R., Lane, L. J., & M Guggenheim, A. (1999). Runoff and erosion in highly dissected landscapes. Water Resources Research, 35(12), 3605-3615. [DOI:10.1029/1999WR900183]
37. Nizzetto, L., Futter, M., & Langaas, S. (2016). Are agricultural soils dumps for microplastics of urban origin? Environmental Science & Technology, 50(20), 10777-10779. [DOI:10.1021/acs.est.6b04140]
38. O'Connor, D., Pan, S., Shen, Z., Song, Y., Jin, Y., Wu, W. M., & Hou, D. (2019). Microplastics undergo accelerated vertical migration in sand soil due to small size and wet-dry cycles. Environmental Pollution, 249, 527-534. [DOI:10.1016/j.envpol.2019.03.092]
39. Pan, C., & Shangguan, Z. (2006). Runoff hydraulic characteristics and sediment generation in sloped grassplots under simulated rainfall conditions. Journal of Hydrology, 331(1-2), 178-185. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2006.05.011]
40. Pan, C., & Shangguan, Z. (2006). Runoff and sediment loss responses to vegetation restoration in the Loess Plateau of China. Catena, 64, 39-47.
41. PlasticsEurope. (2023). Plastics - the Facts 2023: An analysis of European plastics production, demand and waste data. PlasticsEurope Association.
42. Rehm, R., & Fiener, P. (2024). Lateral transport of microplastics by water erosion. Earth Surface Processes and Landforms, 49, 1123-1138.
43. Rehm, R., & Fiener, P. (2024). Vertical and lateral transport pathways of microplastics in soils. Journal of Hazardous Materials, 455, 131527. [DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.131527]
44. Rehm, R., Zeyer, J., & Fiener, P. (2021). Soil erosion as a driver for microplastic transport to surface waters. Science of the Total Environment, 755, 142547. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.142547]
45. Rehm, R., Zeyer, T., Schmidt, A., & Fiener, P. (2021). Microplastic transport via soil erosion. Science of the Total Environment, 785, 147267.
46. Rehm, R., Zummack, J., Ackermann, A., & Gerke, H. H. (2021). Erosional transport of microplastic fibers and particles from soil surfaces by runoff. Catena, 196, 104-118.
47. Ren, Z., Xu, J., Wang, J., Xu, W., Li, Y., & Zhang, Y. (2021). Sources and fate of microplastics in agricultural soils: A review. Environmental Science and Pollution Research, 28(32), 43407-43422. [DOI:10.1007/s11356-021-15219-z]
48. Rillig, M. C. (2012). Microplastic in terrestrial ecosystems and the soil? Environmental Science and Pollution Research, 19(6), 1440-1441. [DOI:10.1007/s11356-012-0818-7]
49. Rillig, M. C., Lehmann, A., de Souza Machado, A. A., & Yang, G. (2021). Microplastic effects on plants. New Phytologist, 223(3), 1066-1070. [DOI:10.1111/nph.15794]
50. Rillig, M. C., Lehmann, A., de Souza, L. S., Yang, G., & Yang, D. (2021). Microplastic contamination in soils: A global overview. Environmental Science & Technology, 55(9), 5781-5786. [DOI:10.1021/acs.est.0c06752]
51. Rillig, M. C., Lehmann, J., de Souza, L. S., Yang, G., & Vorasoot, N. (2021). The role of soil in the global plastic crisis. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 376(1734), 20200077. [DOI:10.1098/rstb.2020.0077]
52. Rillig, M. C., Ziersch, L., & Hempel, S. (2017). Microplastic transport in soil by earthworms. Science of the Total Environment, 612, 422-435. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2017.08.086]
53. Scientific Reports, 7, 1362.
54. Sillanpää, M., & Sainio, P. (2017). Release of microplastics from agricultural soil to water bodies under simulated rainfall. Environmental Pollution, 226, 25-33.
55. Thompson, R. C., Olsen, Y., Mitchell, R. P., Davis, A., Rowland, S. J., John, A. W., McGonigle, D., & Russell, A. E. (2004). Lost at sea: Where is all the plastic? Science, 304(5672), 838. [DOI:10.1126/science.1094559]
56. Toy, T. J., Foster, G. R., & Renard, K. G. (2002). Soil erosion: Processes, measurements, and control. John Wiley & Sons.
57. Turner, A., & Filella, M. (2021). Environmental chemistry of microplastics and additives. Environmental Chemistry, 18(3), 119-133. [DOI:10.1071/EN20218]
58. Waldschläger, K., & Schüttrumpf, H. (2019). Effects of particle properties on the transport of microplastics in sediment. Environmental Science & Technology, 53(4), 1958-1966. [DOI:10.1021/acs.est.8b06794]
59. Wischmeier, W. H., & Smith, D. D. (1978). Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation planning. U.S. Department of Agriculture, Science and Education Administration (Agriculture Handbook No. 537).
60. Yang, J., Li, R., Zhou, Q., & Li, L. (2021). Migration and retention of microplastics in soil: The effects of particle size and soil cover. Chemosphere, 264, 128-142.
61. Yang, J., Zhang, J., Wang, S., Li, H., & Liu, X. (2023). Impact of vegetation cover on microplastic transport in soils: A review. Environmental Science and Pollution Research, 30(15), 43603-43617. [DOI:10.1007/s11356-023-26850-0]
62. Yu, H., Yang, X., Li, Y., et al. (2022). Transport of microplastics in soil by surface runoff and soil erosion processes. Science of the Total Environment, 806, 150-650. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.150650]
63. Zhang, G. H., Liu, G. B., Wang, G. L., & Wang, Y. X. (2010). Effects of vegetation cover on runoff and soil loss in the Loess Plateau of China. Catena, 81, 1-8.
64. Zhang, G. S., & Liu, Y. F. (2018). The distribution of microplastics in soil aggregate fractions in southwestern China. Science of the Total Environment, 642, 12-20. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.06.004]
65. Zhang, S., Liu, X., Hao, X., & Wang, J. (2020). Distribution of microplastics in soil aggregates and their response to water erosion. Environmental Pollution, 258, 113-125.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
