海洋纳塑料的环境行为与毒性效应研究进展

海洋塑料污染成为与气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的全球重大环境问题,其中海洋微/纳塑料成为关注的重点。纳塑料与微塑料相比,粒径更小,比表面积更大,环境丰度更高,更容易被海洋生物所摄食,对海洋生物产生的毒性更强。因此,纳塑料的海洋环境效应研究成为近年来环境科学领域的研究热点。但迄今为止,关于海洋纳塑料的环境行为与生物效应仍缺乏系统性的研究和清晰的认知。基于此,本文综述了海洋纳塑料的检测分析方法,概述了纳塑料的海洋环境行为,分析了纳塑料对海洋生物的毒性效应及其致毒机制,并展望了海洋纳塑料环境效应的研究方向,以期为科学评估海洋纳塑料的生态风险及有效应对海洋纳塑料污染提供重要参考。     

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.     

微塑料环境暴露与人体健康效应研究进展

作为一种新型的全球性环境污染物,微塑料日益引起关注.人体可通过摄食等途径摄入微塑料,进而引起潜在健康风险.目前有关微塑料的研究日益增加,但关于人体微塑料暴露水平及其潜在健康危害方面的相关研究有限.本文在梳理微塑料的人体暴露途径及水平的基础上,从体内、体外两方面试验研究总结分析了微塑料暴露对细胞、哺乳模式动物小鼠组织的影响,结果表明：(1)人类可通过消化道、呼吸道以及皮肤接触的方式摄入微塑料,其中经口摄入是最主要的接触途径.(2)在人体多种组织、器官及代谢物中均检测到微塑料的存在,范围为0～134.3个/g.(3)动物试验表明,微塑料可以通过血液循环蓄积于心、肝、脾、肺、肾和睾丸等器官中,引起炎症反应、氧化应激、免疫损伤、菌群失调、代谢紊乱等,甚至可能产生跨代效应.(4)细胞试验表明,粒径较小的微塑料可穿透细胞膜进入细胞质中,引起细胞形态及功能改变,导致细胞活力下降,影响细胞生长与增殖,还可诱导ROS生成甚至产生DNA损伤等细胞毒性作用.微塑料的毒性作用可能与其类型、粒径、染毒浓度及受试物类型等有关,建议今后加强环境低浓度下微塑料及其吸附物质在食物链传递过程中毒性蓄积与变化的研究,以及开...     

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。     

聚乙烯和聚氯乙烯微塑料对邻苯二甲酸酯的吸附

环境介质中普遍存在的微塑料被认为是有机污染物迁移转化的有效载体,探究微塑料与有机污染物的相互作用已成为环境领域的研究热点。该文选择邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二乙酯(DEP)作为目标污染物,重点考察2种典型微塑料聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)对DMP和DEP的吸附行为及机理。结果表明,2种微塑料均能够吸附DMP和DEP。PE的吸附量大于PVC,与微塑料的种类以及比表面积和孔隙率有关。同一种微塑料对DEP的吸附能力大于DMP,主要与污染物的理化性质有关。准二级动力学模型能够描述2种微塑料对DMP和DEP吸附动力学过程,颗粒内扩散和膜扩散参与控制其吸附过程。吸附等温线可以用Linear模型、Langmuir模型和Freundlich模型进行拟合,其吸附过程由疏水分配作用主导,同时存在微孔填充作用。     

浅析淡水河流中微塑料的研究进展

微塑料是一种存在于环境中的持久性有机污染物,最早发现于海洋环境中,目前的主要研究集中在海洋环境中微塑料的污染现状以及对生物的毒理学等方面。但是,微塑料在环境中迁移是通过淡水环境在陆地和海洋环境之间双向迁移的,即淡水河流是微塑料迁移到海洋中的主要途径,因此,研究淡水河流中微塑料的污染及环境行为具有重大意义。     

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。     

污染土壤生物联合修复机制研究进展

土壤污染的生物修复方法因具有独特的生态价值被广泛认可. 单一种类生物修复易受复杂环境影响,而利用多种生物进行联合修复则可借助种间关系提高修复效果. 本文通过整理近年来土壤中微生物、植物、动物单独修复和物种间联合修复污染的研究成果,梳理了生物联合修复过程中微生物、植物、动物三类生物的功能,明确了微生物在发挥自身污染修复能力的同时也可以减轻其他物种受到的环境胁迫;植物通过根系构建修复功能区域并与附近其他物种及环境进行物质与能量交换;动物通过自身移动和摄食行为优化土壤和微生物结构的作用机制. 其中,“微生物-植物”联合修复可强化微生物与植物的共生关系、增强微生物去除污染物的能力;“植物-动物”联合修复可通过动物或其排泄物的作用改善土壤环境、促进植物生长,同时通过植物根系改善动物的生存环境;“微生物-动物”联合修复可在动物搬运摄食、消化排泄等过程中强化微生物的生长代谢能力. 目前,“微生物-植物”联合修复是最主要的土壤生物联合修复方法,其修复机制较为明确,今后应进一步加强“微生物-植物-动物”联合修复机制研究,为三者联合修复土壤污染奠定基础.      

环境中生物氧化锰的形成机制及其与重金属离子的相互作用

微生物参与形成的锰氧化物是环境中一种高活性的锰氧化物.研究表明,锰氧化菌主要通过分泌多铜氧化酶来氧化Mn(Ⅱ)而形成锰氧化物.微生物形成锰氧化物过程的主要初级产物是与δ-MnO₂或与酸性钠水锰矿类似的层状锰酸盐.生物氧化锰是环境中重要的吸附剂、氧化剂和催化剂.通过吸附、氧化作用,生物氧化锰影响着重金属离子在环境中的迁移转化,在重金属元素生物地球化学循环中起重要作用.研究锰氧化物的生物形成过程、生物氧化锰的结构特征及其与重金属离子之间的相互作用,对于了解生物氧化锰在重金属元素生物地球化学循环过程中的作用以及在重金属污染修复中的应用有着重要意义.本文综述了环境中生物氧化锰的形成机制、性质、结构特点及其吸附、氧化重金属离子的机制.     

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.     

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.      

河流微塑料入海通量研究进展

目前微塑料污染已经造成全球性的环境问题,其中海洋环境的微塑料污染问题尤为突出,入海河流是陆地与海洋相互作用的重要通道,海洋的陆源物质大多经河流迁移入海,因此入海河流的水质状况及污染物输送量成为陆地对海洋影响的中心问题.该研究通过系统调研,综述了近年来全球范围内有关入海河流的微塑料入海通量与丰度的内容与方法研究;据最近研究估计,陆源的微塑料通量占海洋环境塑料碎片总量的64%~90%,全球河流每年向海洋运输的塑料碎片（微塑料和大塑料）总量为0.41×106~4×106 t,但全球模型是否适用于特定流域仍需校正和检验;从方法学角度而言,对微塑料丰度数据的采集是研究河流微塑料入海通量的基本前提,并且目前缺乏统一的监测和分析等研究方法,使得不同河流之间通量难以直观对比,加之实测数据不足,导致入海河流中微塑料的陆源分析及定量研究仍处于初步阶段;未来的研究中应注重将微塑料运输量与河流流量高度耦合的数据优化方式,以基于水动力模型阐明微塑料在河流入海过程中的迁移及转化机制.此外,应在全球范围内开展广泛密切的国际合作,建立统一的研究体系,不断完善全球微塑料研究的基础数据库信息,推动国际社会共同应对微塑料污染.      

微塑料对环境介质中氮循环的影响研究进展

微塑料作为一种新污染物,在全球范围内引发了广泛关注.微塑料在威胁生物体健康的同时,也会通过定殖微生物等途径影响氮素正常的循环过程,但相关研究仍相对匮乏.本文在简述当前微塑料污染现状的基础上,介绍了微塑料对污泥、水、沉积物和土壤4种环境介质中氮循环的影响研究进展,并重点分析了微塑料作用下不同环境介质中氮转化过程的响应及作用机制.结果表明:当前微塑料影响氮循环的研究主要集中于污泥和土壤,对水环境和沉积物中的研究相对较少;环境介质和微塑料的聚合物类型、浓度、粒径等因素都会导致微塑料对氮循环的影响产生明显差异.进一步分析发现,微塑料主要通过影响氮转化相关的微生物、酶活性和功能基因以及改变氧通量等来影响硝化和反硝化等过程,其中,微生物受塑料添加剂释放的影响较大,微塑料自身也可能作为有机底物促进相关功能菌的生长;硝化和反硝化过程中关键酶及功能基因也会对微塑料的影响产生响应,进而影响氮循环过程.此外,微塑料能够通过改变沉积物的孔隙度增加氧通量,增强硝化作用.在后续研究中应重点关注微塑料参与氮循环的环境驱动机制,阐述其在潜流带等地球关键带中的作用路径,为全面评估微塑料对生态环境健康的影响提供支持.      

中国海洋微塑料污染现状与防治建议

微塑料作为一类新型的塑料污染物,广泛存在于全球海洋环境中,已经成为国际社会普遍关注的热点环境问题,管理不善的废物是海洋污染的重要来源.本文简要分析了全球塑料垃圾和微塑料污染形势以及微塑料的来源,探讨了巴塞尔公约所涉及塑料废物附件修订的最新进展,同时总结分析了我国沿海、河口以及内陆水域微塑料的粒径大小、含量、分布和来源.提出未来应建立健全我国塑料和微塑料管理体系,加强对重点行业向海洋中排放塑料和微塑料的研究和监管,建立微塑料对海洋生态系统影响的风险评价体系、加强宣传和教育、积极参与国际环境公约履约谈判以推动全球治理     

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.      

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...     

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.     

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.