环境微塑料与有机污染物的相互作用及联合毒性效应研究进展

环境微塑料可吸附有机污染物,并与有机污染物进行相互作用从而改变其毒性效应,增加微塑料的治理难度。本文就全球范围内微塑料与有机污染物的相互作用及毒性效应的研究进展进行综述,分析不同介质中微塑料与有机污染物的共存水平、吸附机理、影响因素以及联合毒性效应等。研究表明,微塑料可作为多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、六氯环己烷(HCHs)、滴滴涕(DDTs)等有机污染物的载体,并且吸附的有机污染物浓度在不同区域之间差异较大,在拥有大量工业、港口和农业活动的地区浓度较高。微塑料与有机污染物的共存机制主要为疏水分配以及静电相互作用。吸附过程受微塑料粒径、结构、微塑料老化程度、有机物结构(官能团结构、极性、聚合物状态)以及吸附介质(pH值、温度、盐度等)的影响。微塑料与污染物联合作用可增加生物体内有毒有害物质的浓度,并影响生物生理功能从而增加毒性作用;也可以通过降低环境中污染物的自由态,减少污染物的富集率以及利用度从而使毒性效应减弱。最后,本文提出了现有研究的不足并对今后的相关研究发展趋势进行了展望。     

(可降解)微塑料颗粒吸附有机污染物及对其生物有效性的影响

微塑料是环境中一类不断增加的新兴污染物,工业生产活动以及日常生活是环境中微塑料的主要来源,同时农用塑料薄膜的残留对其也有贡献.鉴于不可降解塑料在环境中的持久性,作为传统塑料的替代品,可降解塑料的应用越来越多.然而,当前针对陆地系统微塑料的研究主要集中于不可降解材质的微塑料,针对可降解塑料作为微塑料来源的研究则十分匮乏.由于微塑料的憎水性和较大比表面积,进入环境中的微塑料能够通过分配作用和表面吸附作用大量吸附环境中的有机污染物从而改变被吸附物质的生物有效性;同时随着塑料的风化,生产过程中添加的大量助剂也会逐渐进入环境中.与不可降解微塑料相比,可降解微塑料的性质有很大不同,可降解微塑料与污染物的相互作用及对其生物有效性的影响也与不可降解微塑料不同.另外,可降解微塑料进入环境后,粒径及表面性质可在较短时间内产生变化,这些变化对可降解微塑料与有机污染物的相互作用及对所吸附有机污染物的生物有效性的影响有待研究.     

微塑料对环境中有机污染物吸附解吸的研究进展

微塑料已成为新的全球性环境污染问题。作为强吸附剂,微塑料可以吸附共存的有机污染物,进而改变其环境行为和毒性;也可以通过解吸作用促进污染物在不同介质中的迁移。因而,微塑料与有机污染物的相互作用强度和机理是全面评估两者的环境风险和深度研究微塑料毒性机制的必要信息。目前微塑料研究处于快速发展的起始阶段,加之微塑料本身成分、粒径、表面风化情况的复杂性及共存有机污染物的多样性使两者的相互作用十分复杂,亟需理清微塑料吸附解吸作用的影响因素和相关机制。因而,本文详细综述了微塑料对有机污染物吸附解吸作用的研究进展,并着重从微塑料性质(成分、粒径和表面风化)、有机污染物性质和水环境介质性质方面探讨了吸附的影响因素和相互作用机制,希望为微塑料吸附有机污染物及吸附的后续影响研究提供借鉴与参考。     

几类有机污染物的微塑料/水分配系数的线性溶解能关系模型

水体中的微塑料会吸附其中的有机污染物,影响有机污染物和微塑料的环境归趋和生态毒性。研究微塑料对有机污染物的吸附行为,对于评价有机污染物和微塑料的环境赋存、迁移及生物有效性有重要意义。污染物在微塑料与水之间的平衡分配系数(Kd),是表征微塑料对有机污染物吸附能力的重要参数。实验方法难以逐个测定众多有机污染物的Kd值,有必要发展其预测模型。本研究搜集了有机污染物的线性溶解能关系(LSER)参数及Kd值,构建了可预测有机污染物在聚丙烯微塑料与海水、聚乙烯微塑料与海水、聚乙烯微塑料与淡水之间Kd值的LSER模型。模型具有良好的拟合优度(R2adj介于0.794~0.903)、稳健性(Q2LOO和Q2BOOT分别介于0.763~0.863和0.720~0.804)和预测能力(R2ext和Q2ext分别介于0.886~0.971和0.825~0.954),能够用于预测多氯联苯、多环芳烃、六氯环已烷和氯苯类有机污染物的Kd值。     

微塑料与污染物相互作用的研究进展

微塑料广泛存在于环境中,其比表面积大、吸附性强,可吸附环境中的重金属、有机物、微生物等污染物,并改变它们在环境中的归趋;同时,这些污染物也会影响微塑料的性质及其在环境中的吸附、迁移、降解等行为,进而对生态环境产生潜在风险.开展微塑料与污染物的相互作用研究是进行微塑料环境风险评价的基础.当前相关研究多集中于微塑料的分布及其对不同污染物的吸附作用等方面,而污染物对微塑料性质的影响研究及吸附后它们性质变化的研究相对较少.据此本文总结了微塑料在环境中的分布情况;以吸附为例,梳理了相互作用过程的影响因素和机理;综述了微塑料与污染物相互作用的研究现状;最后基于此展望日后的研究方向,以期对未来微塑料的相关研究提供参考和帮助.     

微塑料与有毒污染物相互作用及联合毒性作用研究进展

随着塑料产品的广泛应用,微塑料(microplastics,MPs)污染已经成为全球关注的重大环境问题.海洋中的MPs能够与有毒污染物(如有机污染物、重金属和纳米颗粒等)发生相互作用,对海洋生物产生复合效应.因此,MPs与环境中有毒污染物的联合毒性效应越来越引起人们的关注.本文首先概括总结出MPs对海洋生物的毒性效应及致毒机制,包括遮蔽效应、氧化应激、免疫毒性、生殖毒性、遗传毒性、神经毒性和行为毒性等方面:随后分别讨论了MPs和有机污染物、重金属以及人工纳米颗粒的联合毒性效应,从微塑料对污染物的吸附、富集和载体效应着手分析微塑料与污染物之间的相互作用,凝练得出MPs增强或抑制污染物毒性的作用机制,包括微塑料改变污染物的生物可利用性、微塑料改变生物体对污染物的胁迫响应、微塑料与污染物发生交互作用等;最后对微塑料与有毒污染物联合毒作用研究的发展方向进行了展望,建议在未来研究中重点关注环境特征的次生微塑料与有毒污染物相互作用的环境行为和生物效应,特别是通过食物链的传递作用.以期为准确评估和深入理解微塑料的海洋环境和人类健康风险提供理论依据.     

微塑料吸附有机污染物的研究进展

微塑料作为一种新型环境污染物在全球环境介质中普遍存在,其存在可能会影响传统有机污染物的分布、迁移和环境归趋.微塑料本身具有强疏水特性和较大的比表面积,使其能够有效地吸附有机污染物并将其输送到生物体内,从而改变微塑料潜在的环境风险.微塑料与有机污染物之间的相互作用机制主要受二者自身的理化性质,及溶液pH、温度、盐度、溶解性有机质和老化作用等环境因素的影响.本文从微塑料的基本特性、与有机污染物的作用机制、环境影响因素,以及二者复合对有机污染物生物有效性的影响等方面进行了综述,并提出微塑料与有机污染物相互作用研究中亟需解决的问题和未来的研究方向.     

微塑料与农药污染的联合毒性作用研究进展

近海环境中的微塑料污染问题已成为全球性的环境问题,引起了世界范围内的广泛关注。微塑料不仅能够对生物造成物理损伤,而且塑料中的添加剂如邻苯二甲酸酯、双酚A、多溴二苯醚等也会随着塑料的风化而浸出进入环境,对生物产生毒害,同时,微塑料还能吸附海洋环境中的其他污染物,从而对生物产生联合毒性作用。本文综述了微塑料与持久性有机污染物的联合作用,结果表明聚苯乙烯微塑料能够吸附海水中的持久性有机污染物如多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药滴滴涕,从而可能导致这些污染物在海洋生物组织中富集,对人类健康存在直接或间接危害。最后本文在总结前人研究的基础上,对未来微塑料与农药污染联合毒性作用的研究方向做了简要分析和展望。     

环境中微(纳米)塑料的来源及毒理学研究进展

微(纳米)塑料是环境中分布广泛的微小颗粒污染物,不同环境介质中微(纳米)塑料的污染状况及其对生物体的毒害效应受到越来越多研究者的关注.本文系统的综述了环境中微(纳米)塑料的来源和微(纳米)塑料对海洋生物的毒性效应,从转运吸收和毒性评价两个方面重点论述了微(纳米)塑料对人体健康潜在的影响,并介绍了由微(纳米)塑料带来的典型污染物毒性效应.研究结果表明,陆地环境中微纳米塑料的来源主要包括污泥的使用、农业上使用的塑料制品、被微纳米塑料污染的灌溉水以及大气沉降,海洋环境中微纳米塑料的来源主要包括陆源的输入、滨海旅游业、船舶运输业、海上养殖捕捞业以及大气沉降;微(纳米)塑料可被很多海洋生物摄取、并在生物体中积累,且可通过食物链层层富集到更高等的生物体中,从而对生物体正常的新陈代谢及繁殖造成影响;微(纳米)塑料的对人体的毒性,与其表面性质、尺寸大小息息相关,通常情况下,尺寸较小的纳米塑料颗粒更容易进入并积累到细胞和组织,而表面带正面的纳米塑料颗粒对细胞生理活动有较为明显的影响;微(纳米)塑料添加剂及表面吸附的污染物在生物体内的释放,对生物体造成的伤害远远超过微(纳米)塑料本身的影响.本研究结果将为系统地和进一步地开展微(纳米)塑料的风险评估及全面深入地研究其毒理学效应提供支持.     

微塑料对疏水性有机污染物的生物富集影响研究进展

近年来,海洋和淡水环境中微塑料污染已成为全球关注的热点问题。微塑料不仅会对生物体造成物理损伤,而且微塑料会吸附环境中的疏水性有机污染物(HOCs),也能释放其本身含有的添加型疏水性有机化合物至表面,从而形成复合污染物进入生物体。然而,有关微塑料在污染物生物富集过程中发挥的作用及其机制还不清楚。本文从实验室暴露、野外富集和模型模拟研究3个方面对微塑料作用下HOCs的生物富集规律进行了综述,总结了微塑料作用下的生物富集机制。最后,针对微塑料对HOCs生物富集作用的研究方向提出了几点建议。     

Research progress on distribution,sources, identification,toxicity, and biodegradation of microplastics in the ocean,freshwater, and soil environment

• Microplastics are widely found in both aquatic and terrestrial environments. • Cleaning products and discarded plastic waste are primary sources of microplastics. • Microplastics have apparent toxic effects on the growth of fish and soil plants. • Multiple strains of biodegradable microplastics have been isolated. Microplastics (MPs) are distributed in the oceans, freshwater, and soil environment and have become major pollutants. MPs are generally referred to as plastic particles less than 5 mm in diameter. They consist of primary microplastics synthesized in microscopic size manufactured production and secondary microplastics generated by physical and environmental degradation. Plastic particles are long-lived pollutants that are highly resistant to environmental degradation. In this review, the distribution and possible sources of MPs in aquatic and terrestrial environments are described. Moreover, the adverse effects of MPs on natural creatures due to ingestion have been discussed. We also have summarized identification methods based on MPs particle size and chemical bond. To control the pollution of MPs, the biodegradation of MPs under the action of different microbes has also been reviewed in this work. This review will contribute to a better understanding of MPs pollution in the environment, as well as their identification, toxicity, and biodegradation in the ocean, freshwater, and soil, and the assessment and control of microplastics exposure.     

Toxicity and behavioral response of zebrafish exposed to combined microplastic and bisphenol analogues

Environmental Chemistry Letters - Microplastics and bisphenol analogues are emerging environmental pollutants widely occurring in freshwaters. Harmful effects of microplastics and bisphenols have...     

Microplastics pollution in Bangladesh: current scenario and future research perspective

ABSTRACT

Microplastics are emerging environmental pollutants that have gained tremendous scientific interest in recent years. These micropollutants are omnipresent both in the terrestrial and aquatic environments posing a deleterious threat to the ecosystem and biodiversity. So, it is important to develop a deep understanding of the environmental fate and potential adverse impacts of microplastics on the aquatic and terrestrial environments. By critically reviewing the previously published scientific literature, the present synthesis briefly outlines the characteristics, occurrence and potential toxic effects of microplastics on terrestrial and aquatic biota. The article also focuses on some innovative approaches for sustainable remediation of macroplastics as well as microplastics. Since the concept of microplastics pollution has yet in its infancy in Bangladesh, this synthesis provides an overview of the current scenario of microplastics pollution and some future research recommendations in the context of Bangladesh which might be helpful to the novice researchers of this field.     

海洋中微塑料的环境行为和生态影响

微塑料一般指直径小于5 mm的微小型塑料颗粒或碎片,海洋中常见的微塑料类型主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。由于形状、颜色多变,分子量大,结构稳定,粒径范围与浮游植物相近,海洋中的微塑料很容易对浮游植物、浮游动物和其他海洋动物等产生影响。微塑料还可以为病毒、细菌提供附着载体,影响浮游植物分布,进入海洋生物消化道或进一步转移到组织中对机体产生毒性效应,甚至通过捕食作用沿食物链传递,对高等动物及人类健康造成威胁。此外,微塑料可以作为海水中痕量化学物质的吸附载体,对生物产生联合毒性。根据目前对微塑料的研究进展情况,未来应加强对海洋微塑料分离、鉴定技术的研发以及海洋微塑料的生物毒性效应和生物传递效应机制等问题的研究。     

水环境中的微塑料及其生态效应

塑料在日常生活中无处不在,随意丢弃的塑料会在各种作用下最终进入江河、湖泊、近海、深海、以及大洋甚至极地地区。在外界条件(如高温、风化、紫外线)影响下,大型塑料结构的完整性易遭到破坏而被逐渐分解成微小的塑料碎片,当其粒径小于5 mm时即可被称为微塑料。塑料中的某些添加剂,如壬基苯酚、多溴联苯醚、邻苯二甲酸盐、双酚A等会在塑料降解为微塑料的过程中释放到水环境中,从而威胁到水生生态系统的安全。微塑料粒径小,易被浮游动物误食或沿着食物链传递,在生物体内累积转移,对机体产生不可逆转的毒害作用。此外,微塑料还能作为某些污染物富集的载体,产生较强的复合毒性。因此水环境正面临着微塑料污染的威胁,如何治理已成为全球性的环境问题。本文对水环境中微塑料的来源与分布、微塑料的迁移和转化以及微塑料对水环境的影响进行了综述,并对水环境中的微塑料污染问题提出了一些解决方案,期望能为微塑料及其在水环境中的生态效应研究提供理论基础和数据支持。     

Metagenomic analysis on resistance genes in water and microplastics from a mariculture system

• Total 174 subtypes of ARGs were detected by metagenomic analysis. • Chloramphenicol resistance genes were the dominant ARGs in water and microplastics. • The abundances of MRGs were much higher than those of ARGs. • Proteobacteria, Bacteroidetes, and Actinobacteria were the dominant phylum. • Microplastics in mariculture system could enrich most of MRGs and some ARGs. Microplastics existing widely in different matrices have been regarded as a reservoir for emerging contaminants. Mariculture systems have been observed to host microplastics and antibiotic resistance genes (ARGs). However, more information on proliferation of ARGs and metal resistance genes (MRGs) in mariculture system at the presence of microplastics is needed. This study used metagenomic analysis to investigate the distribution of ARGs and MRGs in water and microplastics of a typical mariculture pond. Total 18 types including 174 subtypes of ARGs were detected with the total relative abundances of 1.22/1.25 copies per 16S rRNA copy for microplastics/water. Chloramphenicol resistance genes were the dominant ARGs with the abundance of 0.35/0.42 copies per 16S rRNA copy for microplastics/water. Intergron intI1 was dominant gene among 6 detected mobile genetic elements (MGEs) with the abundance of 75.46/68.70 copies per 16S rRNA copy for water/microplastics. Total 9 types including 46 subtypes of MRGs were detected with total abundance of 5.02 × 10²/6.39 × 10² copies per 16S rRNA copy for water/ microplastics while genes resistant to copper and iron served as the dominant MRGs. Proteobacteria, Bacteroidetes, and Actinobacteria accounted for 84.2%/89.5% of total microbial community. ARGs with relatively high abundance were significantly positively related to major genera, MGEs, and MRGs. Microplastics in mariculture system could enrich most of MRGs and some ARGs to serve as potential reservoir for these pollutants. The findings of this study will provide important information on resistance gene pollution at presence of microplastics in the mariculture system for further proposing suitable strategy of environmental management.