聚乳酸微塑料及其复合污染的生物毒性效应与机制研究进展

综述了聚乳酸(PLA)微塑料单一暴露以及与其他污染物复合暴露的毒性效应,并探讨了PLA微塑料对生物的毒性作用机制.PLA微塑料的摄入会影响生物体的摄食、生长、存活、繁殖和运动行为;PLA微塑料与有机物和重金属复合污染对生物体存在一定的潜在风险;PLA微塑料主要通过机械损伤、氧化应激、神经损伤及免疫损伤对生物体造成损害.未来仍需对老化或降解的PLA微塑料的毒性效应、对陆地生物的复合暴露毒性效应与机制及其对全球生态系统和生物地球化学循环的影响等方面开展探索和研究,以期为今后PLA微塑料的环境生态风险评估提供思路.     

环境微塑料污染研究热点与前沿——基于VOSviewer和CiteSpace的数据可视化分析

为了解近年来环境微塑料污染研究的热点、前沿及未来的研究方向,以Web of Science(WOS)和中国知网(CNKI)为信息源,基于VOSviewer和CiteSpace的知识图谱可视化功能,分析了2000—2020年环境微塑料污染领域发表的研究成果。结果表明:近年来发文量随着年份增加呈显著增长;微塑料、海洋环境、区域污染状况、微塑料的影响、监测、生物摄入累积、微塑料溯源、土壤与淡水等主题词为热点研究方向;研究前沿包括淡水、塑料制品、海洋污染、海洋垃圾与海洋生物效应等方面的内容。海洋、淡水等水体当中微塑料污染现状;环境微塑料污染的来源与分布监测;生物体微塑料累积与生物毒性效应;微塑料在食物链、生态系统中的传递富集与生态效应及危害等是未来环境微塑料污染研究的重点方向。     

土壤中微塑料对陆生植物的毒性及其降解机制研究进展

微塑料(MPs)作为一种新型环境污染物,自2004年被英国科学家提出以来受到广泛关注.土壤作为微塑料的重要聚集地,随农田灌水和翻耕等农业操作的进行,微塑料污染范围和积累量不断扩大并对陆生植物产生多种毒性,且由于其粒径小、难降解和吸附能力强的特点给土壤微塑料污染治理带来了较大挑战.从微塑料的直接和间接毒性及其与其他污染物结合时产生的联合毒性这3个方面综述了微塑料对陆生植物的毒性,主要表现为微塑料存在对植物造成机械损伤、诱导植物产生氧化应激、细胞毒性和基因毒性,导致植物生长和植物组织代谢受阻等一系列问题.进一步,基于当前研究阐述了微塑料的物理、化学和微生物降解机制：微塑料的物理和化学降解主要通过改变微塑料的粒径大小和表面性质并产生中间产物;而更小粒径微塑料及其中间产物可以在物理、化学和微生物这3种因素同步影响下最终转化为水和二氧化碳,但该过程极其复杂和缓慢.最后,对微塑料的进一步研究方向进行展望,可为未来微塑料的陆地生态系统领域研究重点和污染控制提供资料借鉴.     

纳米TiO2对中肋骨条藻和杜氏盐藻的毒性效应研究

纳米材料的广泛应用增加了其进入海洋环境的风险,目前急需探明纳米材料的毒性效应和致毒机理。本文选用常见的纳米TiO₂ （nano-TiO₂）作为实验材料,通过进行微藻的生长抑制实验,测定微藻叶绿素的含量和脂质过氧化水平,探究了nano-TiO₂对两种海洋微藻中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和杜氏盐藻（Dunaliella salina）的毒性效应。同时利用扫描电镜观测了微藻对nano-TiO₂的吸附作用,并初步研究了nano-TiO₂的沉降效应。结果表明,nano-TiO₂对海洋微藻S.costatum和D.salina的生长和光合作用均有抑制,且对两种微藻的毒性大小相似;nano-TiO₂会被微藻吸附,对微藻产生氧化损伤,抑制微藻的生长和光合作用,是nano-TiO₂对微藻产生毒性的主要原因;因nano-TiO₂在实验介质中会发生沉降,实际所有实验结果均在低于原设定浓度下获得。     

微塑料的生态毒理效应研究进展及展望

作为环境中一种新型污染物,微塑料已经成为环境领域的关注热点。微塑料及其吸附的污染物会对海洋生物产生内分泌干扰效应,影响酶的活性,诱导氧化应激甚至产生基因毒性,从而进一步引发细胞炎症,损伤机体的免疫系统。文章结合国内外文献,从不同的研究尺度上综述了近10年来微塑料生态毒理效应方面的研究进展,总结分析了微塑料引发的毒性效应及其对生物种群的影响,认为该领域未来应加强对宏观毒理效应的研究,建立统一的研究方法和微塑料毒性数据库。     

微塑料的人体富集及毒性机制研究进展

微塑料（MPs）作为一种新型环境污染物已成为当下的研究热点,有关微塑料的人体健康风险和危害效应机制研究受到了广泛关注.微塑料不断地从环境中迁移并在人体内积累,其对人群暴露的3个主要途径为经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触,主要暴露介质为食品、饮用水、灰尘和个人护理品.目前已在人体消化系统、呼吸系统、心血管系统和生殖系统的器官、体液及排泄物中检出微塑料,丰度范围为0~1 206.94 n·g^-1.现有的检测分析技术具有不同的适用范围、优势和不足,针对实验过程中可能污染样品的问题列举了实验室质量保证和质量控制的操作方法.基于动物实验、人体细胞和器官模型的研究阐述了微塑料对人体5大系统造成的潜在健康影响和作用机制,进入人体后,微塑料可能通过诱发细胞毒性、线粒体毒性、DNA损伤和细胞膜损伤等效应过程,进而在人体各系统中引发器官的局部炎症、菌群失调和代谢紊乱等严重后果,来危害各系统及相关器官的正常功能.最后,提出了现有研究中普遍存在的不足,可为未来微/纳米塑料对人体健康影响的研究提供方向.     

海洋环境中微塑料的生态毒性效应研究进展

微塑料由于颗粒小难去除分布广等特性,成为日益备受关注的一种新型污染物,尤其是在海洋环境中。该文参考了近年来国内外关于微塑料的报道,从来源、分布以及其对生态系统的影响等方面综述了微塑料在海洋环境中的生态毒性效应。其中对生态系统的影响主要包括:对动植物造成损伤、随营养级积累、释放和吸附有毒物质、微生物载体等四方面。并提出后续关注方向,如加强纤维与轮胎细颗粒等类型微塑料、微塑料与其它污染物联合吸附暴露风险以及从源头防控策略等方面研究。     

淡水中微塑料的来源、迁移途径及生态毒理效应综述

目前,微塑料污染已成为全球性的环境问题。近年来针对微塑料的研究主要集中在海洋环境中,对于淡水环境中微塑料的研究相对匮乏。在综述淡水环境中微塑料的源-汇关系和迁移过程的基础上,探讨了淡水环境中水生生物摄入微塑料的途径和生态毒理效应及其作用机理。研究发现:水生生物摄入微塑料主要是通过误食、鳃呼吸或者食物链传递,微塑料进入生物体后可在腮、肠、肝、大脑和肌肉中迁移和累积。微塑料的生态毒性包括影响基因的表达、抑制酶的活性、导致代谢紊乱、器官组织病变和炎症反应、产生神经毒素、降低存活率和干扰正常行为等。此外,针对目前淡水环境中微塑料研究工作存在的问题进行了总结,并提出了相应的建议,为淡水环境中微塑料的生态效应和其他环境问题交互效应的研究提供科学指导。     

聚苯乙烯微塑料单独或与镉共同暴露诱导肝细胞铁死亡

微塑料作为一种新型污染物,易吸附并富集环境中的重金属等,广泛存在于大气、土壤和水体环境中,对人体的危害正受到广泛关注.微塑料与其吸附污染物引发的复合毒性效应及机制是目前微塑料环境毒理学评价中亟待解决的科学问题.本研究以聚苯乙烯微塑料和镉为研究对象,考察其对新型细胞死亡方式-铁死亡的诱导作用,发现微塑料和镉暴露诱导肝细胞线粒体形态异常和线粒体嵴减少、GSH水平下降、脂质过氧化损伤以及关键铁死亡调节蛋白GPX4表达量降低,证实微塑料和镉暴露可诱导肝细胞发生铁死亡;同时不同铁死亡抑制剂及毒性检测指标的测定还表明,Cd²⁺主要通过抑制膜脂修复膜GPX4活性,引起脂质过氧化,导致铁死亡发生;聚苯乙烯微塑料主要通过刺激活性氧产生促进铁死亡;二者复合体可同时通过活性氧和抑制酶活等方式促进铁死亡发生,但其发生程度弱于Cd²⁺,可能是由于复合体中Cd²⁺呈吸附态降低其部分毒性所致.本文预期将为深入评价微塑料与镉的复合毒性效应提供数据支撑,同时为微塑料与其它共存的有毒组分的复合毒性效应及机制研究提供一定参考.     

微塑料与镉对斜生栅藻的联合毒性效应

微塑料(MPs)不但可以对水生生物产生毒性效应，还可以对其他污染物的毒性作用产生影响，从而改变其作用途径和毒性效应。该研究以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为试验对象，通过急性毒性和亚急性毒性试验，探讨聚苯乙烯微塑料(mPS)对重金属Cd毒性的影响，并通过叶绿素荧光参数、光合色素含量和Cd2+的浓度分析，研究2种不同粒径(75和1 000 nm)的m PS和Cd对斜生栅藻的联合毒性机理。结果显示，mPS显著抑制了Cd的急性毒性，但8 d亚急性毒性暴露时mPS的出现抑制了微藻的生长，相比于Cd单独暴露带来了额外的毒性效应。mPS对光合作用过程中光的捕获、电子传递和能量耗散的影响，以及对Cd2+吸收的影响，可能是其对Cd毒性影响的主要潜在机理。结果表明，应结合急性、亚急性甚至长期暴露来对mPS毒性作用的进行综合评价，且叶绿素荧光参数对于研究mPS的毒性具有重要价值。该研究可为MPs的环境释放风险评价提供重要依据。     

华北农村冬季细颗粒物元素组分的特征及来源

利用2018年11月21日~2019年2月8日期间的Xact元素仪观测数据,分析了华北农村地区望都站点秋冬季细颗粒物PM_2.5中的元素组分特征.结果表明,采样期间,望都站受到了严重的PM_2.5污染,PM_2.5的平均浓度为（186.6±142.0）μg/m³.PM_2.5中最主要的元素是S、Cl和K,其平均质量浓度分别为6230,8708,1780ng/m³;其次是Al、Si、Ca、Fe和Zn,其平均质量浓度在500~1000ng/m³;剩余元素的平均质量浓度均低于500ng/m³.使用Al作为参比元素计算各元素的富集系数判断来源,Si、Ca、Ti、Fe主要来自于地壳源,K、Cr、Mn、Ni、Se、Ba同时受地壳源与人为源影响,Cu、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Pb主要来自于人为源;采用NMF（非负矩阵因子分解法）模型量化各种潜在排放源对本研究中PM_2.5的贡献,确认烟花爆竹源、扬尘源、机动车尾气源、燃煤/生物质燃烧源、二次源和工艺过程源是主要污染源,其贡献分别为2.6%、1.7%、6.5%、39.7、36.5%和13%.夜间燃煤/生物质燃烧源贡献与白天二次源贡献是造成PM_2.5重污染的主要成因.春节期间,烟花爆竹燃放源会造成农村地区重污染过程.Ba的富集因子适合作为烟花爆竹燃放的指征.本文研究结果可为华北农村冬季细颗粒物溯源和治理提供数据支持.     

气载微塑料的赋存特征、迁移规律与毒性效应研究进展

微塑料作为一种新兴环境污染物,可能会对全球生态圈（水、土壤和空气）和人类健康造成潜在危害.本文综述了气载微塑料的分析方法、赋存特征、迁移规律及其毒性效应与机制等最新研究进展.当前气载微塑料定量表征主要依赖于体视显微镜检,而其定性分析则主要借助傅里叶红外光谱和拉曼光谱技术.气载微塑料遍及全球各大城市、海洋、甚至偏远山区.HYSPLIT4和沉降计算后推气流轨迹分析揭示了气载微塑料的迁移规律.气载微塑料对人体健康风险的影响研究表明,人类（尤其是儿童）能够吸入高丰度微塑料.今后研究应注重开发出适用于气载微塑料的精准、高效和低成本的分析仪器与方法,强化气载微塑料定量数据规范化,并从细胞、组织、器官等层面深入揭示气载微塑料及其复合污染物的毒性效应与机制.     

河流水沙运动对微塑料运移过程影响研究进展

对河流中微塑料的分布、微塑料在河流中发生的聚沉、重悬、水平运输和潜流交换等迁移过程进行了归纳总结.由于河流中广泛存在的泥沙会影响微塑料的迁移.本研究剖析了含沙河流中微塑料迁移,包括微塑料与泥沙的聚集和共沉降,沉积物对微塑料的再悬浮和渗透过程影响,探究了微塑料与泥沙的相互作用机制和影响因素.提出未来含沙河流中微塑料的运移研究应重视开发可靠模型预测微塑料迁移和通量,实验室模拟应考虑生物和水体扰动对老化微塑料传输的影响.     

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.     

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。     

不同粒径聚乙烯微粒对大型溞的生物毒性效应

微塑料污染已经受到了国内外研究者的广泛关注,但研究热点多集中于海洋微塑料及其生物学效应,对淡水生物潜在影响的研究还很有限。本文选择淡水模式动物大型溞（Daphnia magna）作为受试生物,以2 μm、20 μm和50 μm聚乙烯微粒（polyethylene,PE）作为研究对象,探讨不同尺度微塑料对大型溞的急性活动抑制效应。结果表明,3种粒径的微塑料均可被大型溞摄入,并在肠道中积累,造成大型溞的活动抑制,并可能影响其脂类代谢;水中高浓度的PE微粒可粘附在大型溞体表,限制其活动,影响其摄食。在5~80 mg/L浓度范围内,2 μm PE微粒对大型溞的抑制率呈现线性增长趋势（96 h的EC₅₀为50.86 mg/L）;而20 μm和50 μm的PE微粒的抑制率随暴露浓度的增加呈现倒"U"形曲线。暴露48 h后,3种PE微粒的LOEC值分别为60、20和5 mg/L,即随粒径增大,毒性效应增加。粒径大小是影响大型溞摄入和积累微塑料的重要因素之一。本文结果为深入理解微塑料对淡水浮游动物的毒性效应提供了基础数据和理论依据。     

低密度聚乙烯微塑料对空心菜生长和生理特征的影响

土壤中微塑料污染及其毒理学效应逐渐引起关注,但微塑料对农作物生长和生理的影响机制研究仍相对匮乏.为探讨微塑料对农作物生长和生理生化的影响,选用不同质量分数(0%、 0.2%、 5%和10%)的低密度聚乙烯(LDPE MPs)进行盆栽试验,研究了其对柳叶空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)种子发芽率、光合色素含量、生物量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白和可溶性糖含量等的影响效应.结果表明,LDPE MPs显著抑制了(P<0.05)空心菜种子活力,且质量分数越高抑制效果越显著.然而,5%LDPE MPs显著促进空心菜地上生物量;0.2%LDPE MPs显著促进空心菜叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,而10%LDPE MPs则显著提高了过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性;丙二醛(MDA)含量随LDPE MPs质量分数的增加呈梯度式下降,较对照处理降低了15.53%～27.39%.LDPE MPs显著提高了空心菜叶片可溶性糖含量.综上可知,LDPE MPs可抑制空心菜种子活力,但会促进其生物量累积;空心菜可通过调节抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量来缓解LDPE MP...     

PE微塑料对土壤水分入渗的影响及入渗模型适宜性评价

为探究微塑料对土壤水分入渗过程的影响,通过室内土柱模拟试验,设置5组微塑料添加处理(0,1,2,4,6g/kg),研究了不同微塑料含量对湿润锋运移和累积入渗量的影响,并进一步评价了主要入渗模型在微塑料污染土壤中的适用性.结果表明,湿润锋运移速率随着微塑料含量的增加呈现出先减小后增加的特征,当含量达到T2时(微塑料含量2g/kg),湿润锋运移速度最低,为0.146cm/min,相比于CK处理降低了10.1% (P<0.05).累积入渗量随微塑料含量的增加也呈现出先减小后增大的趋势,当含量达到T2时,累积入渗量最少,为14.68cm.原因可能是随微塑料含量增大,微塑料对土壤的通透性影响增加,在达到T2时影响最大;当含量继续增大时,虽然土壤通透性下降,但微塑料构成了新的入渗通道,加速入渗.湿润锋推进模型、Kostiakov模型和Philip模型的拟合效果好,决定系数R²均大于0.99,其中湿润锋推进模型拟合效果最好.本研究结果可为微塑料对土壤水分入渗过程的影响,提高模型模拟效率提供参考.     

桂林市不同功能型公园水体微塑料的分布特征及风险评估

城市公园水体环境容量小,自净能力差,更容易受微塑料影响而造成水体微生态系统的失衡.以公园的功能特点(综合型、社区型和生态型)为基础,通过现场采样、显微观察和傅里叶红外光谱等方法,调查了桂林市公园水体微塑料的分布特征,并采用微塑料风险指数(H)和负荷指数(PLI)评估了微塑料的污染风险.结果表明,公园表层水和沉积物中微塑料的丰度范围分别为104.67～674.44 n·m^-3和95.57～877.78 n·kg^-1.微塑料形状主要包含碎片、纤维、薄膜和颗粒,且以小于1 mm的碎片和纤维为主.微塑料聚合物有聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯.不同功能公园水体的微塑料丰度差异性显著,其中综合型公园的微塑料丰度最高.公园水体微塑料丰度与公园功能和入园人数密切相关.公园表层水的污染风险较低,而沉积物的污染风险相对较高.研究表明,旅游是桂林城市公园水体微塑料污染的重要来源,桂林市公园水体中微塑料污染风险总体属于轻度污染,但仍需关注其在城市小型淡水水域中的累积风险.     

微藻与水环境修复

目前,环境污染已威胁到我们人类的生活质量和身体健康。水污染作为环境污染的主要组成部分,已成为污染治理和环境修复的当务之急。文章综述了微藻作为一种生物修复工具修复富营养化水源和重金属污染水源的研究进展其国内外研究概况。具体阐述了微藻修复受污染水环境的机理,能除氮脱磷的微藻种类、环境因素对微藻除氮脱磷的影响,利用微藻除氮磷富营养化的研究现状,以及利用微藻作为生物武器消除重金属污染的优势、特点和现状。重点论述了螺旋藻和小球藻两种微藻修复水体污染的概况。