塑料作为20世纪最具变革性的人工合成材料，以高分子聚合物为核心的分子结构赋予了其独特的可塑性与多功能性^[1]。联合国环境规划署数据显示^[2]，1950—2017年间累计塑料产量达92亿吨，预计2050年将突破330亿吨大关。然而，目前仅9% 的塑料废弃物得到有效回收，其余通过环境老化过程转化为更具生态威胁的微塑料(粒径 < 5 mm)与纳米塑料(粒径 < 1 μm)^[3-4]，潜藏着深重的环境危机。值得注意的是，土壤作为陆地生态系统的核心载体，其微塑料赋存浓度可达海洋系统的4 ~ 23倍^[5]。法国约76% 农业土壤检出微塑料污染^[6]；同时我国中南地区农用土壤微塑料丰度高达4.68×10³ particles/kg^[7]。

当前研究已初步阐明土壤微塑料的三大环境效应：①通过改变孔隙结构诱发土壤板结(渗透率降低53% ~ 72%)^[8]；②作为载体促进重金属/有机污染物的协同迁移(吸附容量提升2 ~ 3个数量级)^[9-10]；③干扰微生物群落功能(氮循环酶活性抑制率达41%)^[10-11]。这些发现虽然构建了“污染–效应”的基础认知，然而现有研究过度聚焦单一机制解析，缺乏基于文献计量的知识演进脉络解构，导致“理论认知–技术研发–治理实践”的链条断裂。进一步追溯学科发展轨迹可见，全球研究经历了从海洋到陆地的范式转移：2004年Thompson团队在Science首次警示海洋塑料污染后，由此开启海洋微塑料研究热潮^[3]；2016年后关键词集群从“海洋环境”转向“农业土壤”“地表水–地下水界面”，表明土壤微塑料污染问题越来越受到重视。目前有关土壤微塑料污染治理实践方面存在显著的区域异质性，欧美国家侧重农田生态系统监测，亚洲国家则关注城市土壤复合污染，而非洲和南美地区相关研究仍处于空白状态，标准化检测体系的缺失导致技术落地困难^[12]。

鉴于此，本研究采用文献计量学知识图谱技术，整合Web of Science(WOS)和中国知网(CNKI)双数据库2004—2024年文献资源，通过VOSviewer和CiteSpace软件进行协同分析，旨在解析全球土壤微塑料研究的时空演进规律，识别跨国研究的范式差异与技术鸿沟，构建污染风险评估的多维度指标体系，特别关注中国情境下的微塑料–重金属复合污染机制，以期为土壤微塑料研究相对空白状态的发展中国家提供治理方案，更可为全球土壤塑料污染防治提供“中国方案”。

1 数据来源与分析方法

本研究外文文献数据源自美国科学信息研究所的Web of Science(WOS)数据库。研究采用“TS=(microplastic)AND TS=(soil)”等关键词进行文献检索。2004年，“微塑料”的概念首次被提出^[3]，故选择该年份作为研究的起始年份。而2025年相关文献在持续更新，为包含所有出版年，因此检索时间跨度设为2004年1月1日至2024年12月31日，排除了非相关论文，最终筛选出1 010篇有效文献。从中国知网(CNKI)获取中文文献数据，以“土壤”为主题并包含“微塑料污染”作为检索条件，时间跨度设定为2004年1月1日至2024年12月31日，在排除外文期刊、会议报告等非相关文献后，最终筛选出599篇有效文献。

VOSviewer和CiteSpace是对研究热点和主题等文献信息进行数据挖掘和可视化分析常用的软件。VOSviewer的聚类算法较为成熟，能够更有效地将关键词进行聚类。而CiteSpace则能够提供更多样化的可视化类型，例如时间线图、突现词图等，能够更全面地展示研究热点和趋势。本研究综合使用文献计量分析软件VOSviewer和CiteSpace，对土壤微塑料污染领域的文献进行关键词共现分析、突现分析以及时区演变分析。

2 国际研究热点与前沿

本研究利用VOSviewer软件，绘制了国际土壤微塑料污染研究领域的文章关键词共现网络，清晰展现了关键词间的联系及研究热点的分布格局。此外，通过CiteSpace对“突现词”，即在特定时期内高频引用的词汇进行深入分析，进一步揭示了国际土壤微塑料污染研究的动态演变，为把握该领域的研究前沿提供了有力依据。

2.1 国际研究热点与主题

图 1为国际土壤微塑料研究关键词共现图，各节点表示关键词，而色彩一致的节点归属同一聚类。当前国际微塑料研究主要呈现为三大核心领域：①土壤微塑料污染特征、环境行为及其生态健康效应；②微塑料污染源解析、多介质传输与检测评估体系；③区域土壤微塑料赋存特征及迁移控制治理实践。3个聚类共同构建了土壤微塑料污染研究的“理论–方法–实践”闭环体系：聚类1通过解析污染特征、环境行为机制以及生态健康效应，为聚类2的源解析和风险评估提供理论支撑；聚类2量化多介质传输路径与健康风险，指导聚类3锁定重点治理区域与技术方向。

2.1.1 聚类1“土壤微塑料污染特征、环境行为及其生态健康效应”

此主题为图 1中的红色部分，包括accumulation、adsorption、agricultural soil、biodegradation、carbon、contamination、degradation等37个关键词。聚类1关键词主要可以分为4类：微塑料污染及类型、微塑料污染物、环境行为及过程以及生态影响与健康效应。该聚类表现出当前土壤微塑料理论层面的研究现状：聚焦微塑料的物理化学属性(如聚乙烯、聚苯乙烯等类型)及其污染来源(个人护理产品、塑料废弃物等)，揭示其在土壤环境中的吸附、迁移和降解等行为，阐明微塑料对土壤微生物群落结构、生物毒性及微塑料–重金属复合污染的生态影响机制。

根据尺寸大小，塑料碎片可以分为大塑料碎片(> 5 mm)、微塑料碎片(MP，< 5 mm)和纳米塑料碎片(NP，< 1 µm)^[13]。根据来源，微塑料可以分为初级微塑料和次级微塑料。环境中的初级微塑料主要来源于含微塑料产品的直接释放，如用于制造塑料产品的预生产微塑料颗粒和个人护理产品添加剂的塑料微珠^[14]。次级微塑料来源于大型塑料在其环境暴露后的非生物和生物降解，包括家庭使用、工业制造废弃及汽车轮胎碎片等^[13-14]。

微塑料作为一种持久性有机污染物，容易吸附土壤中的有毒污染物，并且可以在土壤中长期存在，对土壤–植物系统产生影响，如改变土壤理化性质，改变碳/氮循环与温室气体排放，影响植物的生长和土壤无脊椎动物的发育，促进土壤中微生物群落的演替^{[10, 15]}。当被生物摄入后，其具有跨膜运输能力，甚至能通过血脑屏障、胎盘屏障等生物屏障，在组织和器官中蓄积，从而对生物造成严重危害^[16-17]。人体暴露于微塑料的主要途径为皮肤接触、吸入和摄入。其中摄入被微塑料污染的食物是微塑料进入人体的重要途径^[10]。

土壤的环境行为主要包括赋存、吸附、迁移以及降解等。土壤微塑料赋存形状主要包括纤维、碎片、薄膜、颗粒、条状、球形，其分布受土壤类型、深度及耕作方式影响^{[16, 18]}。作为一种在环境中广泛分布的新型环境持久性污染物，微塑料由于其疏水性强、比表面积高，易吸附共存的其他种类污染物(重金属、有机污染物等)，进而导致微塑料的表面性质发生变化^[15]。微塑料在土壤中的迁移行为主要受环境因素(如降雨、土壤质地)和自身性质(如粒径、形状)的共同影响^[19]。微塑料的降解方式主要分为非生物降解和生物降解两大类。非生物降解包括物理方法(如吸附和过滤)以及化学方法(如热氧化和光氧化)。在自然环境中，光降解是塑料降解的主要途径^[20]。此外，自然界中存在多种可以降解微塑料的生物，包括动植物和微生物^[21-22]。目前研究表明土壤中的部分昆虫、细菌和真菌具有降解微塑料的能力，相较于物理化学途径降解，生物降解也更加环保、安全^[23]。深入研究微塑料降解机理有助于解决微塑料治理难题。

2.1.2 聚类2“微塑料污染源解析、多介质传输与量化检测评估体系”

此聚类为图 1中的绿色部分，包括fresh-water、human health、identification、ingestion、knowledge gaps、marine-environment等26个关键词。聚类2关键词主要可以分为3类：污染来源与传输途径、健康与风险评估以及检测与量化方法。该聚类表现出当前土壤微塑料方法层面的研究现状，即通过识别农业土壤、大气沉降、污水处理厂等污染输入途径，明晰微塑料在土壤、淡水及生物载体等之间的跨介质迁移规律，完善样本采集与分析技术，并建立基于人体摄入暴露模型和归趋分析的风险评估方法。

土壤微塑料主要输入途径包括农业活动(地膜覆盖、污水污泥及堆肥施用、废水灌溉)、大气沉降、轮胎磨损及废弃物倾倒^[24]。其中污水污泥的施用是土壤微塑料污染的主要源头^[25]。大量含有微塑料的废水经过废水厂处理后会将微塑料富集于污泥中，同时污泥中还含有氮、磷、钾等植物生长所需的重要元素，将其进行无害化处理后可作为土壤调理剂，提高土壤肥力，施用时可能将微塑料带入农田土壤中，导致土壤微塑料污染^[26-27]。

微塑料作为一种新型污染物，具有广泛的环境分布和潜在的环境风险，能够影响生态系统的结构和功能，并对人体健康构成潜在威胁^[28]。因此微塑料污染的风险评估在环境保护和人类健康方面具有重要意义。现有研究采用聚合物风险指数、污染负荷指数(PLI)、地累积指数(Igeo)、潜在生态风险指数(RI)等方法对土壤微塑料风险进行评估，评估体系尚不完善，多沿用传统化学污染物评估方法，缺乏针对微塑料特性的标准^[29]。

土壤微塑料的检测主要包括采样、分离和鉴定3个环节。采样部分根据土壤区域特点，采用简单随机抽样、系统网络抽样或系统随机抽样等方法^[30]。土壤微塑料分离提取常采用筛分、密度分离和加压流体萃取^[31]。土壤中微塑料检测方法主要包括目检法、光谱分析法和质谱分析法^[9]，检测方法及其优缺点如表 1。

2.1.3 聚类3“区域土壤微塑料赋存特征及迁移控制治理实践”

此主题为图 1中的蓝色部分，包括abundance、bay、China、debris、deposition、lake、pollution、retention、river、sea、Shanghai、transport等17个关键词。聚类3关键词主要可以分为3类：地理区域与特定环境、污染介质与物理形态、污染动态与迁移过程。该聚类表现出当前土壤微塑料实践层面的研究现状即分析特定区域(如中国上海)土壤微塑料污染的分布、沉积和运输特征，同时探讨全球范围内的污染现状和防治策略，展现了从区域到全球层面的污染特征研究和综合治理视角。

在过去的20年中，数百篇论文专门关注微塑料在环境中的积累，包括在海岸线上、深海中、水柱(水体表面和水底之间的垂直水域)和海冰中以及跨越生物分类的生物体中，从食物链底部的无脊椎动物到顶级捕食者，最近还包括在河流、湖泊和溪流中，在土壤中，在珠穆朗玛峰的附近，在大气层中，这些表明了微塑料污染已遍布全球^[33]。

联合国、欧盟委员会等国际组织针对微塑料污染问题制定并实施了多项法律措施，如欧盟委员会于2023年9月颁布的《Commission Regulation(EU) 2023/2055》禁止微塑料及其相关产品在欧盟境内的投放^[34]。在我国，2008年国务院办公厅发布了禁止生产、销售和使用超薄塑料袋的通知，并对塑料袋实行有偿使用政策，对塑料的使用进行了进一步的限制^[35]。鉴于微塑料污染的全球特点，为了应对这一日益严峻的全球性问题，各国际组织、国家以及国家内部各部门需要建立一个高效的合作机制，共同对微塑料污染进行战略规划。

2.2 国际研究趋势与前沿

通过对国际微塑料研究文献中关键词的突现分析(表 2)，可以揭示该领域研究前沿的演进趋势。根据突现词的时间跨度和突现率，可以将研究趋势划分为3个阶段：①稳态型研究前沿：持续时间长(≥5年)且强度高，代表成熟研究体系；②渐进型研究前沿：起始较晚(2017—2019年)，强度高但持续时间较短(2 ~ 3年)，代表快速发展的研究方向；③最新研究前沿：近期突现(2020—2021年)且强度较高，代表未来研究热点方向。此划分基于突现时间与持续性，动态揭示了领域热点演进规律以及清晰的发展路线。

2.2.1 稳态型研究前沿

marine environment、synthetic fibers、plastic debris和identification等长期受研究者广泛关注，并进行了深入的研究。全球对于不同环境介质中微塑料的研究是从海洋环境切入和展开的^[36]。经过长期研究已经能够确定典型的土壤微塑料污染物，如合成纤维及塑料碎片等物质。合成纤维在土壤微塑料污染中受到研究者关注的是其来源、环境行为和生态影响^[37]。此外，塑料碎片也是土壤微塑料污染中的另一重要组成部分。塑料碎片通过农业地膜、污水污泥、有机肥料以及大气沉降等途径进入土壤^[38]。土壤微塑料检测方法长期以来就受到研究者的重点关注，不同的检测方法和计量方式可能会影响最终的检测结果，因此未来亟需建立统一的检测方法和计量标准。

2.2.2 渐进型研究前沿

渐进型研究前沿是指发展趋势逐渐增强的高突现性关键词语。此类突现性词语有particles、ingestion和transport等，表明研究越来越关注土壤微塑料在土壤环境中的迁移过程以及通过食物链富集放大效应。微塑料进入土壤后，迁移、转化和生物反应会在物理、化学和生物因素的共同作用下发生，对土壤环境的负面影响是多方面的^[19]。目前的大多数研究均表明，很多畜牧业产品已经受到微塑料的污染，即使含量极少，但是这些微塑料通过食物链不断富集后，可能在人体内大量累积，最终可能会对机体造成很大的损害^[39]。

2.2.3 最新研究前沿

最新研究前沿是指2021—2024年间出现在文献中的高突现性关键词，主要有atmospheric fallout、gut microbiota、polycyclic aromatic hydrocarbons和dissolved organic matter。这一时期热点话题表明土壤微塑料污染领域的最新研究前沿主要集中在微塑料的来源、对土壤微生物和溶解有机物的影响，以及与其他污染物的复合污染效应等方面。不同圈层间微塑料的迁移成为土壤微塑料源解析的重要途径，如微塑料的大气沉降^[40]。由于人类活动的影响，微塑料在环境中已广泛存在，并且其作为农药、重金属和抗生素等污染物的重要载体，可能会加剧土壤污染和毒性^[41-44]。随着研究领域的不断扩展，生物工程领域研究发现微塑料(MPs)被生物摄食会造成肠道的潜在危害，从免疫调节到药物代谢，肠道微生物群在宿主生理的各个方面都发挥相应的效应^[45]。

3 国内研究热点与趋势

国内土壤微塑料污染研究关键词时区分异图谱如图 2所示。关键词节点所处时间段代表该关键词首次出现的年份，若新的关键词与前期关键词在同一文章出现时两个关键词之间会有线段连接，根据节点大小及分布能够判断研究的热点和态势。

从研究阶段和内容，并根据土壤微塑料研究的关键词时区分异知识图谱来看，国内土壤微塑料研究可划分为：2016—2019年、2020—2022年、2023—2024年3个阶段。2016—2019年，关键词逐渐增多，但由于研究领域处于初始阶段，关键词数量相对稳定。2020—2022年，关键词大幅涌现，处于领域研究的快速增长期，注重土壤微塑料机理研究。2023—2024年，关键词数量相对稳定，处于领域研究的稳定期，转向对污染治理策略的研究。

2016—2019年，国内逐渐开展微塑料在土壤环境中的污染状况研究。此阶段国内研究者们初步对土壤微塑料的分离、提取及分析的技术和方法进行探索，在此基础上分析土壤环境中的微塑料丰度及分布状况，并评估微塑料对土壤动物以及人体健康的影响。在土壤微塑料检测方面，周倩等^[46]首次采用自行改进设计的连续流动–气浮分离一体化装置，有效分离和提取了潮滩土壤样品中微塑料，并结合扫描电子显微镜–能谱仪(SEM-EDS)对微塑料表面的微观特性进行了表征，探明了滨海潮滩土壤中微塑料的丰度。在土壤微塑料丰度及分布状况方面，由于该领域的研究处于起步阶段，只能基于有限研究材料得出结论：微塑料在空间上呈现分布不均的现象。这可能与地区自然地理特点、发展程度和人口密集程度等相关，但确切因素需要进一步研究^[47]。在微塑料对土壤环境影响方面，微塑料通过物理、化学、生物等多种方式可能对土壤动物、植物、微生物甚至经食物链最终对人体健康造成影响，同时也有研究发现微塑料可作为抗生素载体导致土壤的复合污染现象^[47-48]。

2020—2022年是国内土壤微塑料研究的快速增长期，研究焦点已从单纯的土壤微塑料污染分布与特征分析转向探讨微塑料在土壤中的环境行为及其生态环境影响。通过关键词时区分异知识图谱并结合文献可知，该阶段研究主要聚焦于农田土壤。农田土壤微塑料来源途径多样，其中塑料地膜是最主要的污染源^[49]。对于土壤微塑料的环境行为，部分研究者对土壤微塑料的赋存、迁移及降解等行为进行研究与探讨，尤其是微塑料在土壤环境中与重金属等污染物质形成的复合污染现象受到重点关注。土壤微塑料比表面积大、疏水性强，因此，它们很容易吸附土壤重金属^[50]，主要吸附机理如图 3所示。吸附机制主要包括静电引力和化学键合机制^[41]。静电引力吸附机制指表面呈电负性的微塑料易通过静电作用吸附Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等重金属阳离子^[51]。此过程主要受微塑料极性的影响，极性较小的微塑料更易带负电，会与带正电的重金属离子通过静电作用相互结合^[52]。化学键合机制是指微塑料表面的一些官能团可与重金属离子通过化学键结合^[41]。土壤环境中的微塑料在老化及风化过程中，经历各种物理、化学和生物作用，其中生物作用指在生物(细菌、真菌、藻类等)的作用下，使聚合物表面性质发生改变或机械强度降低的过程，最终导致土壤微塑料理化性质发生显著改变^[53]。一方面，老化导致了微塑料形态变化，常表现为表面粗糙度增加、裂纹产生、碎片化以及比表面积增大等；另一方面，老化使微塑料表面含氧官能团增加(如羟基-OH、羧基-COOH、羰基C=O)^{[51, 53]}。微塑料的粒径细小、比表面积大以及孔隙率高，同时具有表面的极性官能团，从而引起有机污染物吸附作用增强，金属离子能与塑料表面的带电区或中性区域发生络合作用，与铁锰氧化物产生吸附或共沉淀作用等^[51]。微塑料难以降解，长期滞留土壤并易迁移，因此微塑料与重金属结合后，可能随其扩散至土壤深层和地下水，增加环境风险^[41]。微塑料对生态系统具有多方面的负面影响，它不仅抑制作物生长，干扰其生理过程并降低产量，还对土壤动物的健康构成威胁，影响其生存、生长和繁殖^[54]。

2023—2024年是国内土壤微塑料研究的理论应用时期，我国此阶段微塑料研究聚焦于土壤微塑料污染的影响因素、土壤生物对微塑料迁移的影响以及生物防治策略。当微塑料进入土壤环境后，由于其老化使得污染程度大幅增加。有研究指出，微塑料老化会改变其表面特性，进而影响其吸附和迁移能力，甚至可能导致所含污染物的释放^[55]。当前土壤生物对微塑料迁移的影响研究相对缺乏，向黎等^[56]研究发现，蚯蚓活动能促进微塑料向下迁移，但作用随土层加深减弱；生物活动与塑料特性共同调控该迁移过程。在防治措施方面，研究发现，生物质炭在修复微塑料污染土壤方面具有显著的效果^[57]。生物质炭具有高抗分解性、高比表面积和高碳氮比，常被用作改善土壤质量的土壤改良剂。生物质炭因其特殊的孔隙结构具有良好的土壤养分保持能力^[57-58]。冉泰山等^[58]将生物质炭施用于微塑料污染的石灰性土壤中，发现生物质炭能够有效改善土壤的理化性质，并促进土壤细菌群落的结构和功能恢复。在微塑料污染的土壤中施入生物质炭后能较好地改善土壤理化性质，从而影响土壤微生物群落结构，减小微塑料污染对土壤细菌丰度的影响程度。土壤微生物群落组成的变化会进一步影响土壤微生物的功能，如微生物生长、代谢以及一些功能基因的相对丰度^{[57, 59]}。

4 结论

1) 国际土壤微塑料污染研究呈现出三维聚焦态势：①环境行为与生态效应，围绕微塑料在土壤–植物系统中的迁移转化规律及其对土壤微生物群落、酶活性的影响机制展开研究；②检测技术与风险评估，重点关注微塑料的高效分离提取技术优化、痕量检测方法创新及基于生态毒理效应的风险评价模型构建；③区域特征与全球治理，解析不同气候带、土地利用类型下的污染分布规律，探索“源头控制–过程阻断–末端修复”的全链条防控策略。三大领域既保持相对独立性，又在复合污染机制研究、标准化监测体系构建等方面形成交叉融合。

2) 研究前沿演进呈现阶段性特征：①稳态期(2004—2015年)，长期聚焦微塑料粒径分布、表面化学特性等基础科学问题；②转型期(2016—2020年)，在纳米塑料环境行为、微生物降解机制等方向持续深化；③创新期(2021—2024年)，新兴污染物交互作用、数字孪生技术在污染预测中的应用成为突破点。关键词共现图谱显示，研究主题具有显著的继承性与拓展性，体现出该领域在基础理论研究与技术创新间的动态平衡。

3) 国内研究呈现追赶式发展轨迹。早期研究集中于农田生态系统中微塑料的空间分布特征与环境行为解析，近年来研究深度显著提升：①污染机制层面，开展微塑料–重金属/有机污染物复合污染的协同效应研究；②治理技术层面，开发生物质炭吸附、功能菌剂降解等绿色修复技术；③政策响应层面，参与制定农用薄膜标准，推动限塑令在农业领域的落地实施。当前研究热点与国际前沿形成有效对接，在区域污染特征研究方面展现独特优势。

5 展望

基于20年研究脉络的梳理，未来需在3个方面深化探索，以破解土壤微塑料污染治理的瓶颈。

1) 深化基础理论认知，攻克关键科学难题：①微塑料–环境界面反应的分子机制；②土壤食物网中微塑料与关联污染物的物质流追踪；③根际微域多相介质中微塑料的分配与归趋；④长期低剂量暴露的生态阈值与累积效应。

2) 检测标准需逐渐统一化：①短期制定深层土壤采样规范，可融合黄土高原钻孔技术经验；②中期建立聚合物光谱数据库，重点收录中国农膜特征光谱；③远期开发污染热点遥感反演算法(空间精度≥1 km²，非直接识别微塑料)，同步将生物有效性参数纳入生态风险指数(MP-ERI)。

3) 区域适配的技术集成：①基于中国实践，在碱性土壤修复方面，验证菌根–零价铁对PP/PS的协同降解(石灰性土壤中≥83%)；②针对热带稻作区研发抗高湿生物质地膜，避免传统PE膜碎片化；③政策机制层面推广“地膜碳积分”制度等。