基于文献计量的淡水中微塑料研究现状、热点及趋势

为探究淡水中微塑料的研究现状、热点及趋势.以Web of Science(WOS)数据库为数据源,使用Citespace和VOSviewer文献计量工具,对2010—2023年淡水中微塑料领域的发文量、作者、国家/机构及关键词进行可视化分析.结果表明,我国在发文量、作者和国家/机构等方面占据重要地位;关键词聚类分析结果表明当前该领域的研究热点为“微塑料的取样、预处理和表征”、“微塑料在淡水环境中的污染、丰度及分布”、“微塑料的生物毒性”及“微塑料的来源”4个方面,并结合相关关键词对各个方面进行了系统综述.关键词突现和相关文献综述分析显示,微塑料研究趋势概括为“微塑料与COVID-19”、“污水处理厂中微塑料研究”及“微塑料对食品安全和人类健康的潜在威胁”.未来的研究应重点集中在淡水环境微塑料的检测标准建立、污水处理厂的污泥中微塑料与新兴污染物的相互作用及生态风险、COVID-19背景下微塑料与药物残留的污染问题、微塑料对食品安全和人类健康的潜在威胁等方面.     

我国海洋塑料垃圾和微塑料排放现状及对策

当前海洋塑料和微塑料污染问题是全球研究热点,随着我国陆源垃圾减量化处置率和生活污水处理覆盖率的提高,重新核算我国海洋塑料垃圾和微塑料排放量尤为重要,基于文献已报道的关于海洋塑料垃圾和微塑料排放量估算的方法并结合相关统计数据对我国相应排放量进行了核算.结果表明:2016年我国向海洋中排放塑料垃圾124×104~331×104 t,略低于2010年的132×104~353×104 t;生活污水处理厂向环境中排放塑料微珠约109.95×1012粒（折合131.78 t）,远低于2014年报道的209.7×1012粒（折合306.9 t）.此外,2016年我国生活污水处理厂向环境中排放合成化学纤维类微塑料约1 296.95×1012个（折合648.48 t）,轮胎与地面摩擦产生合成橡胶轮胎粉尘约78.85×104 t;合成化纤类微塑料和合成橡胶轮胎粉尘等已成为陆源微塑料的重要来源.通过与发达国家和地区在海洋垃圾和微塑料污染、陆源垃圾处置、海洋垃圾污染应对等方面进行比较,未来我国应通过完善"限塑令"和生活垃圾分类体系、尽早实施"塑料微珠"限令、明晰生活污水处理厂微塑料排放状况等手段从源头控制排放,此外需有效控制塑料垃圾和微塑料的输送途径,制定和完善相关法律法规和监测标准,提升我国应对海洋塑料垃圾和微塑料污染的能力和国际影响力.      

海洋微塑料污染状况及其应对措施建议

海洋塑料垃圾污染是人类面临的最为急迫的全球海洋环境问题之一,已引起各国政府、公众、科学界、媒体及非政府组织等的广泛关注,并成为当前海洋生态与环境研究的热点问题之一,亟待应对和解决.从水体、沉积物及生物体内海洋塑料垃圾及微塑料污染特征、来源及归趋角度,阐述了海洋微塑料垃圾的分布特征、潜在生态风险和应对措施,以及国内外应对海洋塑料及微塑料污染所采取的管控措施,介绍了各国政府和非政府组织所提出的法律法规和公约倡议.鉴于当前鲜见典型区域塑料污染管控和生态风险评估体系研究,从科学研究和管理控制两个方面,进一步指出现阶段在海洋塑料垃圾及微塑料研究和管控方面存在的诸多问题,如方法学（采集、预处理和分析）的差异性,来源、输运与归趋尚不明确,生态风险评估体系未建立及相关管控的法律法规待健全等.在此基础上对我国海洋塑料和微塑料研究提出建议:①深入研究与国际接轨的标准化塑料及微塑料研究方法学（样本采集、预处理和分析）问题、准确估算入海通量、环境归趋及环境浓度下潜在的生态风险等;②支持开展海洋塑料垃圾和微塑料研究专题的大洋航次（太平洋和印度洋等）,系统地开展河流系统-深海海盆-极地等的海洋微塑料综合研究;③研发水环境中塑料和微塑料垃圾的拦截和处理技术,制定和强化塑料及微塑料管控的法律法规和政策措施;④建立完善的海洋塑料垃圾污染公共环境意识教育体系,以唤起公众对海洋污染的关注.      

污水厂中微塑料的污染及迁移特征研究进展

合成聚合物的广泛使用和持久性污染使得微塑料（<5mm）成为近年来受到广泛关注的一种新型污染物,污水的大量排放是淡水和海洋环境微塑料的主要来源之一,而污水处理厂也成为微塑料进入淡水与海洋环境的一个重要途径.通过系统调研,追溯污水处理厂中微塑料的来源,综述污水处理厂中微塑料的迁移和污染特征的研究进展,分析国内外污水处理厂中微塑料的特征和去除效果的差异性,为开展国内污水处理厂中微塑料污染研究与监督工作提供参考,并展望未来污水处理厂工艺的发展及改进方向.     

水环境中微塑料赋存现状及生态危害研究进展

微塑料(microplastics,MPs)是一种新型的持久性污染物,具有粒径小、比表面积大、吸附性强以及难降解等特点,在环境中稳定性较好,能与环境中污染物相互作用形成复合污染物。近年来,在各种环境介质以及生物体内均发现了微塑料的存在,因其威胁生态系统的正常运行和人体健康,环境微塑料污染问题受到广泛关注。基于此,概述了微塑料的分类方式及海洋、淡水、雨水径流、污水处理厂中微塑料的丰度和类型,阐述了微塑料的稳定性、与污染物的相互作用以及和污染物在环境中的共同转移等相关环境行为,总结了微塑料对浮游动植物、人类的危害,探讨了微塑料未来的研究方向。     

南京城市污水处理厂中微塑料的赋存特征

以南京市某污水处理厂及下游入江口作为研究对象,对其中微塑料的赋存特征进行研究.结果表明,污水处理厂进水中微塑料以尼龙材质为主（71.43%）,颜色以黑色为主（54.76%）,形状以纤维状为主（38.10%）,尺寸以50~500μm为主（69.05%）,丰度为4.2n/L（个/L）,二级处理后污水中微塑料丰度为1.6n/L,出水微塑料丰度为0.9n/L,污水处理厂处理工艺对微塑料的去除效率为78.57%.入江口处污染负荷指数为50.99,处于较低水平,由于污水处理厂出水持续排入,微塑料造成的生态风险仍不可忽视.本文研究结果为改进污水处理厂中微塑料去除工艺设计提供了基础数据.     

中国水环境微塑料污染现状及其潜在生态风险

微塑料在水环境中的广泛存在导致的环境污染问题引起了全世界的关注.微塑料对水生生物的生长活动、生命健康产生威胁,同时也对生态系统的功能产生影响.中国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一,近年来,我国在多个水环境中发现了微塑料的踪迹.本文对中国几种水环境（污水处理厂、淡水、海洋）中微塑料的污染情况进行了总结,并对微塑料产生的影响,特别是微塑料产生的潜在生态风险进行了介绍.现阶段水环境中微塑料的研究大多数是针对于某一特定水域,缺少微塑料在不同水域环境中迁移赋存的探究,且对于微塑料生态毒性的研究还很少,为此我们提出了未来水环境中针对微塑料研究的建议与展望.     

微塑料的形成机制及其环境分布特征研究进展

塑料制品的广泛应用使塑料废弃物对生态环境的危害日益显著,也是全球环境问题关注的热点,由于缺乏完善的塑料废弃物管理体系,大部分塑料废弃物仍按传统模式处理或滞留在环境中,回收利用效率低,尚未形成塑料生命周期循环.环境中的塑料在长期受到物理、化学和生物等多种因素作用后会发生老化降解,形成微(纳)米塑料;由于它们粒径小、比表面积大且带有电荷等特性,除本身具有毒性外,还能作为重金属、持久性有机污染物等其他污染物的载体或被载体,经径流、污水排放和水文气象等多种途径在环境中迁移,造成生态环境污染.微塑料(MPs)分布范围广,全球的水体(淡水、海洋)、土壤和大气环境中均存在不同程度的MPs污染,近些年甚至在人体胎盘、母乳、活人肺部和血液中也发现了MPs的踪迹.因此对国内外MPs在物理、化学和微生物作用下的形成机制及其在水体、土壤和大气环境中的丰度水平、迁移特征进行全面地综述,为监测环境中MPs的污染水平、探究其在环境中的运移规律、提出MPs污染环境治理策略和揭示MPs在不同作用下的降解机制提供资料参考.     

辽河流域土壤中微(中)塑料的丰度、特征及潜在来源

以辽河流域为研究对象,基于密度浮选原理,结合体视显微镜及显微红外光谱（μ-FTIR）,对辽河流域土壤中微（中）塑料的形貌、丰度及分布特征进行了系统地研究,并合理推测了影响微（中）塑料分布的主要因素及潜在来源.结果表明,土壤微（中）塑料平均丰度为（145.83±211.46） n·kg^-1.微（中）塑料以碎片（46.00%）、<1000 μm （39.57%）、聚丙烯（PP）（41.71%）和白色（46.86%）为主.其中,聚乙烯（PE）主要形状是薄膜和碎片（96.91%）,PP主要形状是碎片（85.62%）,聚苯乙烯（PS）主要形状是泡沫,人造丝（Rayon）、聚酯纤维（PES）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）微（中）塑料以纤维状为主（>85%）.工业活动（快递公司、塑料厂、服装厂）、农业活动（地膜覆盖、污水灌溉、污泥堆肥）、人口密度和污水处理厂等都可能会导致土壤中微（中）塑料丰度的较高水平.污水排放及其灌溉、塑料制品（农药瓶、化肥包装袋、塑料农膜、编织袋等）和用于装饰、包装、运输的泡沫材料等是辽河流域土壤中微（中）塑料的潜在来源.     

哈尔滨城市污水处理厂不同处理工艺对微塑料的去除

城市污水处理厂出水作为微塑料（microplastics,MPs）进入自然水体的主要途径之一,对其微塑料污染物特征展开研究,有助于认识和了解人类活动对自然水体的影响.本文以哈尔滨市主城区的污水处理厂A和污水处理厂B中的3种工艺（曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺、CASS-MBBR工艺）为研究对象,经体视显微镜观察并结合傅里叶变换红外光谱仪分析哈尔滨城市污水处理厂中MPs的浓度、颜色、粒径、类型分布特征及3种不同处理工艺对MPs的去除效果.结果表明,哈尔滨城市污水处理厂进水中MPs的最高浓度为290.87个·L^-1,颜色主要以白色和无色为主,组成成分主要为PP、PE和PS,粒径大的MPs更容易被去除;微塑料在曝气生物滤池工艺一级处理中的去除率为80.28%;多段AO-MBBR工艺与CASS-MBBR工艺的一级处理MP_S去除效率为78.39%,曝气生物滤池工艺、多段AO-MBBR工艺和CASS-MBBR工艺的二级处理去除效率分别为20.92%、13.11%和14.68%,实验结果表明MPs的去除主要依靠一级处理,二级处理中的MPs去除效果较小.研究结论可为城市污水处理厂中微塑料污染与防控研究提供科学依据.     

长江流域微塑料污染特征及生态风险评价

长江作为我国第一大河流,其流域微塑料污染状况尚未得到全面研究.为此,针对流域尺度建立微塑料综合调查评价体系,以探明长江流域微塑料空间分布与组成特征,解析其影响因素,评价其生态风险.结果表明,研究区域微塑料丰度范围为21~44 080 n·m^-3,平均丰度为4 483 n·m^-3.在其空间分布上,支流高于干流（赣江除外）,其中岷江流域成都段是微塑料检出丰度最高的支流地区.流域微塑料尺寸集中在0~1 mm,形状以纤维和碎片为主,颜色以彩色（有色）和透明为主.进一步引入微塑料多样性指数,发现辛普森指数和香农-维纳指数均能量化流域微塑料特征组成的多样性,但二者变化趋势存在一定差别.回归分析显示,人类活动与微塑料丰度呈显著正相关（P<0.05）,8种人类活动因子中民用汽车保有量和旅游收入与微塑料丰度相关性最强,说明交通运输业和旅游业是影响微塑料分布的主要因素.从微塑料的潜在生态风险指数来看,长江流域微塑料具有一定的生态风险,68.97%的区域属于Ⅲ级和Ⅳ级风险区,其中太湖微塑料生态风险应受到更为广泛地关注.     

土壤微塑料污染现状、来源、环境命运及生态效应

微塑料作为一类新兴污染物广泛存在于全球环境中.目前,针对水生生态系统尤其是海洋环境的微塑料污染已得到广泛且深入的研究,但针对土壤微塑料污染近年才逐渐引起人们的关注.本文重点对土壤微塑料的污染现状、来源、环境命运及生态效应等方面的研究进展进行了综述.微塑料在不同土地利用类型的土壤中广泛存在,对土壤生态系统的健康及功能造成严重威胁.土壤中微塑料的主要来源路径包括塑料薄膜残留物分解、污泥堆肥及污水灌溉、有机肥施用和大气沉降等;进入土壤环境的微塑料会在外因作用下继续发生降解或迁移.此外,本文重点介绍了微塑料污染对土壤系统的生态效应,包括对土壤理化性质、土壤动物、土壤微生物以及植物的影响.为加强土壤微塑料污染研究、促进土地资源的可持续利用,本文提出了未来的研究方向.     

渭河微塑料污染现状与风险评价

为探究西北地区渭河微塑料的赋存状态、形态特征、聚合物类型和潜在风险,于2021年5月通过现场采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱和显微拉曼光谱测定等,鉴定了渭河水体中的微塑料的丰度分布、形状、粒径、颜色和聚合物类型,并通过污染负荷指数法和物种敏感性分布法进行风险评价.结果表明,所有采样点均有微塑料存在,其丰度范围为(2.9±0.8)～(10.3±2.8)n·L^-1,渭河干流微塑料丰度高于支流.纤维(15.04%～77.03%)、小尺寸(<0.5 mm)(27.27%～89.38%)和彩色(有色)(15.85%～49.53%)为含量最高的微塑料形态,聚乙烯(32.83%)、聚丙烯(29.79%)、聚苯乙烯(21.21%)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(10.61%)是检测出的主要聚合物类型.研究表明,渭河微塑料污染处于国内中等水平,微塑料丰度还未对水生生物构成影响,但其较高的丰度值和塑料易吸附其他污染物的特性仍需引起警惕.     

厦门市筼筜污水处理厂中微塑料的特征研究

滨海城市污水处理厂作为微塑料进入海洋的途径之一,对其微塑料污染物特征展开研究,有助于认识和了解人类活动对海洋环境的影响,但目前国内对该问题的研究还相对较少。本研究以厦门筼筜污水处理厂为例,设计改进采样装置和实验方法,对其进出水以及污泥中的微塑料污染物特征进行研究。结果表明,该污水处理厂进水中微塑料浓度为1.703个/L,初级处理出水为1.090个/L,二级处理出水为0.324个/L,去除率分别为35.99%、80.97%。初级处理污泥微塑料浓度为2.14×103个/kg,二级处理污泥为6.62×103个/kg。该污水处理厂污水中微塑料形态以纤维（43.89%）为主,颗粒（32.85%）次之;颜色以白色（34.95%）为主,透明（22.74%）次之;主要成分以PP（21.17%）为主,PS（18.39%）次之。污泥中微塑料形态以碎片（68.9%）为主,颗粒（34.78%）次之;颜色以黄色（39.13%）为主,黑色（17.39%）和白色（13.04%）次之;主要成分以PP（34.78%）为主,PE（26.09%）次之。每日经过该污水厂排入厦门西海域的微塑料数量约为9.72×104个,数量巨大不容忽视。本研究结果表明污水处理厂在减少城市微塑料污染物进入海洋方面发挥了重要作用,但仍具有较大的提升空间。     

塑料制品中微塑料的释放行为及在环境中的迁移规律研究进展

塑料制品的管理及处置不善是导致微塑料污染的关键因素,微塑料不仅会与环境中多种污染物相互吸附,也极易被大型藻类、动物、植物等生物摄入富集,具有巨大的环境风险。城市作为塑料制品的主要生产以及消费主体,是微塑料污染的重要源头。塑料制品会受到各种环境因素的影响,如温度、光照、机械力、水力作用等,发生老化、裂解、剥离进而迁移至自然环境,存在潜在的污染风险。掌握微塑料从塑料制品中的释放行为以及在环境介质中的迁移规律,对评估城市源微塑料污染风险十分重要。综述了城市生活用品、垃圾、基础设施中微塑料的释放行为,阐述了微塑料在水、砂及土壤介质中的迁移规律,为微塑料污染的风险评估及防控提供依据。今后可在环境因素对城市塑料设施中微塑料释放、迁移的影响,以及微塑料与城市水环境中污染物的相互作用行为2个方面进行深入研究。     

海水青鳉摄食微塑料的荧光和C-14同位素法示踪定量研究

微塑料已在多种海洋生物体内检出,造成不同程度的毒性效应,但由于技术限制,关于海洋鱼类对小粒径微塑料摄入和排出过程的定量研究仍比较缺乏.该研究针对生物体内小粒径微塑料定量示踪的技术难题,提出荧光和放射性同位素示踪法,并对比了两种方法的检测限、灵敏度和定性定量的方便程度等;同时以PS（聚苯乙烯,polystyrene）为微塑料代表,采用荧光法和C-14同位素法定量研究了PS微塑料（< 1 μm）在海水青鳉（marine medaka,Oryzias melastigma）成鱼和仔鱼中的摄入和排出情况,以及摄食行为对微塑料赋存状态的影响.结果表明:①荧光法适用于直观观察微塑料在生物体内的分布及高浓度暴露时的荧光定量,而C-14同位素法因具有更低的检测限和高的灵敏度,在复杂介质中的定量检测更具优势.②海水青鳉成鱼和仔鱼摄入微塑料的量随着培养时间而变化,且均在24 h摄入较多微塑料,成鱼（以鱼湿质量计）摄入的微塑料含量[（246.8±38.1）mg/g]显著（P < 0.05）高于仔鱼[（4.32±0.77）mg/g].③微塑料在海水青鳉体内主要分布部位为肠道（99.9%）,极少量在鱼鳃（0.07%）和体表（0.03%）中,表明摄食是微塑料进入鱼体的主要途径;在不喂食72 h后,微塑料在肠道内仍有一定量残留[（1.29±0.52）mg/g],鱼鳃中微塑料则完全排出至检测限以下.研究显示,海水青鳉通过对水中悬浮状态微塑料的摄入,将海水中的微塑料由初始悬浮分散态变成粪便团聚体沉入水底,在很大程度上改变了微塑料在环境中的赋存形态,由此对微塑料环境过程和生态效应产生的未知影响值得进一步关注.      

污水处理厂中微塑料的去除效能与全流程分析——以北京某下沉式三级污水处理厂为例

污水处理厂排放是微塑料进入自然环境的重要途径之一,本研究对北京某下沉式三级污水处理厂八个工艺单元中微塑料的赋存特征和去除效能进行全流程分析.研究表明该厂赋存微塑料主要形态为纤维,主要成分为聚丙烯、聚酯和聚乙烯,尺寸≤500μm的微塑料影响最为显著.该厂对微塑料的整体去除率为91.7%,主要依靠沉淀和截留过滤去除.双层平流沉淀池（二沉池）的去除效能最高,而生化处理单元没有明显去除效果.整体上,微塑料呈现从污水向污泥迁移的趋势.该厂最终出水中微塑料浓度为1.3n/L,成分为聚酯纤维,出水排放没有引起周边受纳水体中微塑料浓度升高,但干扰了下游地表水体中微塑料的成分,深度处理单元是降低受纳水体微塑料污染风险的重要保障.