微塑料种类和尺寸对碳酸盐岩红土入渗过程及水力参数的影响

摘要

[目的]探究微塑料种类和尺寸对碳酸盐岩红土入渗过程的影响，为进一步揭示微塑料污染农田土壤的水文过程提供新的数据支撑。[方法]通过室内扁平土柱入渗模拟试验，采用定水头垂直入渗方法，研究了不同粒径（550,150和50μm）的聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）微塑料对红土入渗速率、累积入渗量和湿润锋深度的影响，同时评价累积入渗模型、Philip模型、Horton模型和Kostiakov模型在入渗过程中的适用性，再利用Hydrus-1D模型反演了不同微塑料处理下的5项水力参数[残余含水量（θ_r）,饱和含水量（θ_s）,拟合参数（α）,经验参数（n）,土壤饱和导水率（K_s）]。[结果]（1）随着粒径的减小，PS微塑料的入渗速率、累积入渗量增大，而PE和PP微塑料的累积入渗量、入渗速率随粒径的增大先增大后减小，且不同粒径的累积入渗量差异显著（p<0.05）;PS微塑料对水分的运移先促进后抑制，而PP与PE都起到促进水分运移的作用。（2）所有模型均适用于含微塑料红土的入渗模拟，其中Horton模型和累积入渗模型表现最佳[决定系数（R²）,效率系数（CE）>0.98]。（3）不同微塑料处理对土壤水力参数（θ_r,θ_s,α,n,K_s）的影响不显著，但PS微塑料饱和导水率随粒径的减小而增加。[结论] PS,PP,PE微塑料对土壤入渗过程的影响存在明显差异，Horton模型、累积入渗模型以及Hydrus-1D模型均表现出较高的适用性。

关键词

碳酸盐岩红土 / 水分入渗 / 微塑料 / 模型拟合 / Hydrus-1D模型