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.     

聚乙烯微塑料的微生物降解研究进展

现代工业的发展使得塑料制品的使用量急剧增加,由此产生的大量废旧塑料垃圾在环境中裂解形成粒径更小的微塑料（<5 mm）.由于微塑料结构稳定,分布广泛且生物可利用性低,在环境中长期存在,已经逐渐成为对海洋生态和环境造成巨大影响的重要污染物.近年的研究表明,自然环境中存在一些能降解这些难降解微塑料的微生物,微生物降解无二次污染且对环境扰动少,在微塑料的去除中具有很好地应用潜力,但亦有一些局限性.综述了环境中数量最多的聚乙烯微塑料的微生物降解研究现状,着重探讨了降解效果和量化方法.基于微塑料生物分解效率普遍较低的现状,开展进一步的研究还非常有必要.     

土壤微塑料与微生物的相互作用关系

作为新兴污染物,微塑料的生态和环境影响受到广泛关注.本文以近十年发表的文献为基础,系统分析和综述了土壤微塑料与微生物的相互作用关系.分析结果发现微塑料与微生物存在复杂的相互作用关系,例如微塑料携带外源微生物进入土壤环境,并通过释放添加剂和吸附物对土壤微生物产生影响,且微塑料通过改变土壤理化性质、土壤动物肠道微生物和植物根际微生物间接改变土壤微生物,包括改变土壤微生物的生物量、群落结构和功能,此外,土壤微生物对微塑料的降解也起到了一定的作用.基于这些分析结果,文章还展望了未来应该深入研究的关键科学问题,旨在促进土壤微塑料对生态系统和健康影响评估研究.     

土壤环境中微塑料的污染现状及其影响研究进展

微塑料作为一种持久性污染物,对土壤生态系统具有严重影响,土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少,针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面:1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律,确定了土壤环境中微塑料的赋存状态;2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应;3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响,并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响;4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后,对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。     

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.     

农田土壤微塑料污染现状与进展

微塑料是一种新的土壤污染物,对土壤环境与健康有严重影响,已成为国内外研究的热点。系统分析了农田土壤微塑料的污染现状与分布特点,总结了不同农业生产方式对土壤微塑料污染丰度的影响,及其在土壤中分布和迁移特征,阐述了不同微塑料的污染来源及其对土壤环境的危害,提出地膜覆盖将成为农田土壤微塑料污染的重要来源,且微塑料因粒径、浓度及类型的不同对农田土壤理化性质和土壤生物会造成不同程度的影响;并比较分析了土壤微塑料的检测分析方法与手段,从土壤微塑料的溯源、迁移转化、污染危害以及检测分析手段层面,对未来需要解决的科学问题和研究方向进行了展望,以期为农田土壤微塑料的研究以及微塑料污染防控提供科学参考。     

多孔介质中微塑料的环境行为研究进展

微塑料的环境污染问题已成为当前国内外研究的前沿热点之一,近年来土壤和地下水系统中微塑料的环境行为研究得到越来越多的关注.在论述多孔介质中微塑料来源和危害的基础上,聚焦国内外学者在微塑料环境行为方面的研究,综合评述了微塑料稳定性及其在多孔介质中运移行为的最新进展,重点介绍了物理、化学和生物三方面因素的影响及作用机制.从微塑料对其他污染物之间的吸附/解吸作用以及共运移行为两个方面汇总分析了微塑料和其他污染物间相互作用的最新研究进展.今后需要在不同类型微塑料、多因素耦合效应以及微塑料与微生物之间的相互作用等方面进一步深入研究,以期系统掌握多孔介质中微塑料的运移行为及作用机制.     

微塑料的环境影响行为及其在我国的分布状况

微塑料是一种存在于不同环境介质中的新兴污染物,因其分布范围广、潜在环境危害大,近年来逐渐引起人们的广泛关注.主要分析了微塑料的环境影响行为及机制,以及微塑料在我国污水处理厂、土壤、地表水和海洋等环境介质中的分布特征及影响因素.结果表明,微塑料可通过物理、化学、载体等多重作用危害生态环境健康,甚至微塑料会随着食物链由低营养级向高营养级传递,对人类食品安全造成潜在威胁.我国污水处理系统、土壤及不同水体环境（河流、湖泊、海洋及饮用水等）均受到不同程度的微塑料污染,并且其污染水平总体高于国外,这可能与我国较大的人口密度相关.进一步分析发现,我国环境中微塑料的分布呈现一定的地域差异性,其分布特征不仅与人类活动、地区经济、工业结构与发展水平等因素密切相关,同时污水处理厂的处理处置工艺、环境容量也会影响环境中微塑料的污染水平.针对我国微塑料污染研究现状,建议后续从微塑料的生物毒性效应、时空分布特征及其在环境介质中的迁移转化规律等方面进一步深入研究,以便更加全面地了解我国微塑料污染现状及其潜在的环境生态风险,并为微塑料的污染防控提供指导.      

土壤中塑料与微生物的相互作用及其生态效应

聚焦于土壤环境中包括微塑料在内的塑料污染,综述了微生物与土壤塑料相互作用的最新研究成果.主要内容包括：（i）土壤塑料的来源、迁移及其在土壤中长期贮存的基本特征;（ii）土壤微生物对塑料的影响;（iii）塑料污染对土壤微生物群落及酶活性、土壤动物、农作物生产以及对全球陆地生态系统功能的影响.最后,本文展望了未来相关研究的重点方向,包括功能微生物、实验参数设置、塑料圈、塑料与土壤微生物的大尺度及长期研究等,为从微生物角度认识和解决土壤塑料污染问题提供参考.     

微塑料对近岸多环芳烃降解菌群结构及其降解能力的影响

近海岸微塑料的污染问题日益突出,对周围生态环境造成了严重的影响.微塑料研究主要集中于微塑料在生物体内的积累,而有关微塑料对微生物生态的影响研究还很少.本文针对受微塑料影响较严重的近岸环境,从受石油污染的近岸水体中富集驯化得到功能菌群菲降解菌群MB1,探究微塑料对近岸菲降解菌群结构及降解能力的影响.结果表明:微塑料的添加在一定程度上促进菲的降解;SEM扫描电镜分析进一步显示微生物附着在微塑料上并分泌丝状物质;采用Illumina序列分析添加微塑料后菌群结构的变化,发现培养6 d后在有添加微塑料的体系中优势菌属以Glaciecola为主,而未添加的对照组中优势菌属是Rhdovulum,说明微塑料的添加可明显改变降解多环芳烃的菌群结构,进而影响污染物的降解能力.     

大连海岸带夏、秋季大气沉降(微)塑料的赋存特征及其表面生物膜特性

微塑料作为一种新污染物,在水体、土壤和大气环境介质中均有分布.相比于海洋和陆地环境中微塑料研究的广度和深度,大气微塑料的研究还处于起步阶段.目前,有关大气环境中微塑料研究较少,对其污染特征和潜在风险的认识还不足.因此,调查了大连海岸带夏、秋季大气沉降样品中微塑料的赋存特征,探索了大气沉降塑料碎片表面生物膜的群落结构与功能特征.结果表明,大连海岸带夏、秋季大气沉降微塑料类型以纤维类为主,颜色以透明、蓝色和黑色为主,粒径以小于1 mm为主,成分主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯、赛璐玢和乙烯-丙烯-二烯三元共聚物等(>90%).大连海岸带夏、秋季大气微塑料表面风化特征明显,且有微生物的定殖和生物膜的形成.变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是构成大连海岸带夏、秋季大气沉降塑料碎片表面生物膜的优势菌群.基因功能预测结果表明,大连海岸带夏、秋季大气沉降塑料碎片附生生物膜中存在与人类疾病密切相关的功能基因.本研究结果可为大气微塑料及其附生生物膜的环境与健康风险评估提供科学依据.     

废塑料再生过程废水中微塑料去除模拟试验

微塑料是一种存在于不同环境介质中的新兴污染物,主要来源于废弃塑料制品,其存在污染范围广、潜在环境污染大的问题.废塑料再生企业生产废水中微塑料浓度远高于其他类型废水,对其生产废水中的微塑料进行处理具有重要的环境意义.模拟废塑料再生过程的生产废水并进行微塑料去除的絮凝沉淀试验,研究絮凝剂投加量、pH、水力快速搅拌条件的单因素和正交试验对废水中微塑料去除率及其各因素作用的影响.结果表明:①当PAC (聚合氯化铝)投加量为10 mL,PAM (聚丙烯酰胺)投加量为7 mL,pH为9,水力快速搅拌条件为100 r/min下维持40 s再200 r/min下维持40 s时,微塑料的总去除率最高,达91%.②PAC投加量是影响微塑料去除效果的主要因素,其次是pH.③微塑料的去除率与其本身的密度有关,密度大的ABS (acrylonitrile butadiene styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)去除率最高,密度小的PE (polyethylene,聚乙烯)去除率最低.④不同粒径区间的微塑料去除率区别较大,粒径小(0.1~0.25 mm)的微塑料去除效果最好.研究显示,通过控制PAC和PAM的投加量、pH和水力搅拌速率等条件,能够有效将废水中的微塑料通过絮凝沉淀的方法去除,从而达到净化含微塑料生产废水的目的.      

鄱阳湖流域水葫芦(Eichhornia crassipes)对水体微塑料的吸附截留效应

微塑料是环境中的新型污染物,随着人们对微塑料污染的认识,微塑料在河流和湖泊等淡水湿地环境中的迁移问题受到普遍关注.中国内陆最大淡水湖鄱阳湖湿地受五河流域及其地表径流的影响,湿地水环境中的微塑料污染问题也不容忽视.为了解鄱阳湖各流域水体中微塑料的分布现状及水生植物对微塑料的吸附截留效应,选择鄱阳湖流域的赣江、信江、抚河、修水和饶河这五河水系入湖段为研究区,以各流域水体及其普遍存在的漂浮植物水葫芦（Eichhornia crassipes）为研究对象,分析鄱阳湖五河流域水葫芦对水体微塑料的吸附截留特征,探讨水生植物对水体环境中的微塑料是否具有吸附或截留效应,阐明水葫芦对微塑料的吸附与水体赋存微塑料的相关性,解析微塑料在湿地环境中的迁移特性,为鄱阳湖湿地环境中微塑料的管控及污染治理提供一定的理论基础与依据.在鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的五河水系入湖区和湖口出湖区共设置18个采样点,分别采集水表漂浮的水葫芦整株样品和水深约1 m处的水样,采用HNO₃（65%）-H₂ O₂（30%）混合试剂消解水样后抽滤分离水体及水葫芦体表微塑料;采用显微鉴定方法观察微塑料的颜色、粒径和形态等特征,采用Nano Measurer 1.2软件统计各流域水体和水葫芦体表中分离出的微塑料丰度;采用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪鉴定不同形态微塑料的聚合物成分.鄱阳湖流域各水体微塑料丰度处于中度偏高水平,丰度范围为65.5~353 n ·L^-1,且以0~0.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,占各流域水体中微塑料的80%以上;各流域水葫芦截留或吸附的微塑料丰度范围为36~204 n ·kg^-1,且以0~1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,所占比例达80%以上;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度含量与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间呈显著相关,水葫芦对水体中占比较高的小粒径微塑料具有明显的吸附效应.鄱阳湖五河流域水体微塑料的聚合物成分以聚乙烯和聚苯乙烯为主体;各流域水体微塑料的丰度处于较高水平,以0~0.5 mm的小粒径微塑料为主,对水体生物及水环境易构成生态风险.各流域水葫芦对水体微塑料具有显著的吸附效应,且以吸附0~1.5 mm的小粒径微塑料为主;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度值与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间存在显著相关性;水葫芦对水体中的小粒径微塑料具有较强的吸附效应,可为水生植物吸附或截留水体环境中的微塑料提供一定的参考依据.     

鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属污染物的赋存关系

重金属是环境中的典型污染物,而微塑料是新型污染物,两者的共存可导致复合污染而存在潜在的生态风险.为探讨鄱阳湖湿地环境中微塑料与重金属的赋存关系,对鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属(Cu、Cd、Pb、Zn和Cr)的含量及其形态特征进行分析.结果表明,沉积物干物质中微塑料丰度范围为356～1 452 n·kg~(-1),平均丰度值达982. 33 n·kg~(-1);通过显微鉴定微塑料形态有碎片类、纤维类和薄膜类,以碎片类为主(48. 23%);而颜色主要以彩色为主;粒径以≤1. 00mm为主;聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP).电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)发现,微塑料表面具粗糙、多孔、裂痕和撕裂的特征,并附着多种重金属元素.5种重金属在湿地沉积物中均有不同程度积累,冗余分析表明,沉积物主要理化因素(TOC、pH、EC及粒径)及微塑料赋存对重金属的总含量均有显著影响(P 0. 05);方差分解分析(VPA)显示,理化因素和微塑料对重金属有效态的贡献率分别为37. 70%和0. 70%,但两者的协同贡献率达49. 60%,可导致重金属形态向有效态转化.微塑料可作为重金属的附着载体并将进一步增强重金属污染物的生物有效性,对湿地生态安全构成潜在威胁.     

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。     

微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响

微塑料普遍存在于河口、海岸和深海沉积物中,能直接或间接地对沉积环境中细菌和真菌群落产生影响.为探究微塑料对沉积物细菌群落组成和多样性的影响,通过向沉积物中分别添加不同丰度(2%、 5%、 10%)和类型(PE、 PVC)的微塑料颗粒,进行30 d的微塑料污染模拟实验,分析不同微塑料处理中微生物群落结构和多样性差异.结果表明,微塑料对菌群多样性无显著影响,但能降低群落丰富度,且添加PE和10%PVC下降最显著;添加微塑料使放线菌门、拟杆菌门和酸杆菌门等相对丰度上升,后壁菌门相对丰度显著下降;伯克霍尔德氏菌科和假单胞菌科等涉及氮循环的菌群在添加PE以及2%和10%PVC后相对丰度显著增加,而鞘氨醇单胞菌科等与多种有害污染物生物降解作用有关菌群的相对丰度明显下降;KEGG代谢通路预测显示,添加PE和较高丰度(5%、 10%)PVC使菌群膜转运蛋白、细胞运动和外源物质生物降解等功能显著改善,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢等功能受到抑制.研究可为微塑料污染对沉积物养分转化和外源污染物降解的影响研究提供理论基础.     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.     

淡水环境中微塑料与重金属的“木马效应”研究进展

微塑料(尺寸<5 mm的塑料)作为全球备受关注的新兴污染物,广泛存在于淡水环境中.微塑料易迁移,难降解,且比表面积大,对重金属等多种污染物有富集作用,大大增加了其对环境和生态的潜在危害.因此,本文首先定义微塑料在淡水环境中携带重金属并共同迁移的特殊环境行为为“木马效应”.随后,从淡水环境中微塑料的来源与分布、微塑料对重金属的富集作用、微塑料与重金属木马效应对其共同迁移行为的影响以及微塑料和重金属木马效应的生物影响这4个方面对淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制进行了总结和阐述.结果表明,作为面源广的污染物,微塑料广泛存在于淡水环境中;淡水环境中微塑料对重金属存在吸附行为,不同环境下对单一重金属吸附程度不同,主要受微塑料、金属和环境等因素共同影响,在多种重金属离子存在时会有竞争吸附;微塑料与重金属的木马效应会影响其共迁移行为;淡水环境中微塑料与重金属的木马效应,往往加剧了其对水生生物的毒性.通过全面了解淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制,可有效降低微塑料与重金属在淡水环境中的生态风险和对人类健康的影响提供借鉴.