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.     

不同植物覆盖下黄河三角洲湿地土壤中微塑料的分布

为揭示黄河三角洲湿地地区土壤中微塑料分布与植物覆盖的相关性,选择低盐优势物种芦苇(Phragmites communis)和高盐优势物种盐地碱蓬(Suaedasalsa)为研究对象,探讨其生长土壤共计16个样点中微塑料的分布特征.结果表明,该地区植物覆盖土壤中微塑料丰度范围为80～4 640 n·kg-1,粒径范围为1...     

聚乙烯微塑料对土壤养分和酶活性的影响

微塑料污染对土壤生态系统的威胁引起了广泛关注.为了明确聚乙烯微塑料对土壤性质的影响,通过为期4个月的土壤培养试验,探究不同质量分数（1 %、2.5 %、5 %）和粒径（30目、100目）聚乙烯微塑料对土壤化学性质、养分含量和酶活性的影响.结果表明:①100目2.5 %和5 %微塑料处理显著降低了土壤pH,不同质量分数和粒径聚乙烯微塑料添加对土壤电导率影响不显著.②相比于CK,添加微塑料会不同程度降低土壤速效钾、有效磷和硝态氮含量.添加100目微塑料显著增加了土壤有机质和铵态氮含量.③当微塑料粒径为100目时,相比于CK,不同质量分数处理均显著提高了土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,5 %处理显著降低了土壤蔗糖酶活性.④土壤性质的变化受微塑料质量分数和粒径影响,质量分数越高、粒径越小,影响越显著.综上,聚乙烯微塑料对土壤性质的影响没有预期的明显,未来研究应重点关注不同影响所涉及的机制问题.     

南水北调丹江口库区土壤中微塑料分布特征及风险评估

为探究丹江口库区土壤中微塑料赋存特征及影响因素,通过对果园、旱地、水田和湿地进行土壤样品采集,利用密度分选、显微镜观察和拉曼光谱仪测定等方法对土壤中微塑料进行鉴定.结果表明,研究区采集的64个样本均有微塑料检出,丰度范围为645~15161 n·kg^-1.空间分布上,库尾高于库中和库首,且表层土壤（0~20 cm）中微塑料的丰度明显低于下层土壤（20~40 cm）.微塑料主要类型为聚丙烯（26.4%）和聚酰胺（20.2%）,粒径主要集中在50~500 μm之间（75%）,常见形状为碎片状（66.2%）.相关性分析显示,土壤微塑料丰度与土地利用、距水面和住宅的距离、人口密度和土壤性状密切相关.从微塑料污染风险来看,72.1%区域微塑料聚合物污染指数处于Ⅲ级和Ⅳ级,丹江口库区存在一定的微塑料污染风险.研究结果可为微塑料风险评估提供支撑.     

农田土壤微塑料分布、来源和行为特征

微塑料(MPs)作为一种新型污染物广泛存在于农田土壤中.针对农田土壤中微塑料可能发生的污染问题,对全球农田土壤中微塑料的分布、丰度、来源、形状、聚合物组成、尺寸和迁移等方面特征的研究进展进行了综述,提出了研究展望.全球各地所调查农田土壤均有微塑料检出,其来源主要包括农用塑料薄膜、有机肥、污泥、地表径流与农业灌溉、大气沉降和轮胎磨损颗粒.土壤中微塑料形状以碎片、纤维和薄膜为主,微塑料聚合物组成以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)为主.农田土地利用方式显著影响土壤中微塑料的丰度,农田土壤中微塑料丰度随颗粒变小而增加.土壤中微塑料可在耕作、淋溶、生物扰动和重力作用下发生迁移.今后应加强土壤微塑料检测方法、数据库建立、安全阈值、迁移转化规律、潜在生态健康风险评价和防控技术体系构建等方面的研究,为农田土壤微塑料污染的风险管控与治理提供参考.     

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.     

低密度聚乙烯微塑料对土壤中含氧多环芳烃自然衰减的影响

农田土壤中微塑料的不断积累可能会影响含氧多环芳烃（OPAHs）的自然衰减行为.通过土壤微宇宙实验,研究了质量分数为1 %和0.01 %低密度聚乙烯微塑料（LDPE）对土壤中OPAHs自然衰减的影响,并探究了细菌群落响应与OPAHs自然衰减的关联.土壤中初始ω（OPAHs）为34.6 mg·kg^-1,培养14 d时LDPE抑制了土壤中OPAHs的自然衰减,LDPE处理组ω（OPAHs）较对照组高出0.9~1.6 mg·kg^-1,抑制程度随LDPE质量分数增大而增大;28 d时3个处理组间土壤中OPAHs含量无显著差异,LDPE抑制效应消失.LDPE处理未改变OPAHs污染土壤中群落优势物种组成,但影响了部分优势物种相对丰度;使门水平上变形菌门和放线菌门等相对丰度增加;使属水平上芽孢杆菌属相对丰度下降,而小单孢菌属、鞘氨醇单胞菌属和硝化螺旋菌属相对丰度增加（为LDPE及内源物的潜在降解菌）,这4个菌属均是属水平上主导组间群落差异的主要物种.LDPE使细菌群落的α和β多样性发生了变化,但差异不显著.LDPE影响了细菌群落的功能,降低了多环芳烃降解基因的总丰度及部分降解酶丰度,抑制了多环芳烃降解菌的生长,进而干预了OPAHs自然衰减.     

聚苯乙烯微塑料对污水中胞外耐药基因的影响及其机制

微塑料（MPs）和抗生素耐药基因（ARGs）是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs（feARGs）的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs（聚苯乙烯PS）暴露60 d后污水中feARGs（包括tetC、tetO、sul1和sul2）的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类feARGs绝对丰度在nm级和mm级PS暴露下分别降低了28.4 %~76.0 %和35.2 %~96.2 %,在μm级PS暴露下变化了-55.4 %~122.4 %.PS对磺胺类sul1的促进效果呈nm级 > μm级 > mm级趋势,且ρ（PS）为50 mg·L^-1 对sul1丰度扰动幅度更大.磺胺类sul2的相对丰度在μm级和mm级PS暴露后分别削减了25.4 %~42.6 %和46.1 %~90.3 %,在nm级PS暴露后增加了1.9~3.9倍;ρ（PS）为50 mg·L^-1对sul2的削减作用高于ρ（PS）为0.5 mg·L^-1.Pearson相关性分析显示,PS暴露下feARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件（intI1）丰度成正相关,与活性氧水平成负相关.研究结果阐明了PS对污水中feARGs的影响及其机制,可为污水中MPs与ARGs复合污染的防治提供科学依据.     

老化作用对微塑料吸附四环素的影响及其机制

微塑料（MPs）和抗生素同为新型污染物,微塑料可以在水环境中吸附抗生素并作为其载体而共同迁移,而微塑料会在环境中不断地老化,其吸附能力和吸附机制也会随之改变.以聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）为目标MPs,通过紫外法（UV-254）进行照射,对比老化前后微塑料颜色、表面形态和官能团等理化特性改变,以及其对四环素（TC）吸附的影响,探讨了相关影响机制.结果表明,准二级动力学模型能较好地模拟吸附过程,在24 h内达到吸附平衡,老化微塑料对TC的吸附量明显高于原始微塑料,且PS的吸附量高于PE.Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地描述吸附等温试验数据,TC在微塑料上的吸附是自发的和吸热的物理吸附过程,老化作用对微塑料吸附热力学特性无明显影响.随着pH值的增加,吸附量先增大后减小,老化前后的微塑料均在pH=5时达到最大吸附量.紫外老化增加了微塑料的比表面积,生成了—C＝O、—OH和O＝C＝O等含氧官能团,改变了微塑料的理化特性,从而改变了微塑料对TC的吸附机制：相比原始PE微塑料,老化PE除了疏水分配、范德华力和静电作用外,孔填充也是吸附的重要机制;原始PS微塑料的主要吸附机制为疏水分配、范德华力、π-π作用和静电作用,老化PS则增加了氢键和孔填充作用.     

微塑料对微藻的毒性效应研究进展

微塑料（MPs）污染已经成为全球的持久性污染问题,引起了世界范围内的广泛关注。目前的研究表明,微塑料对水环境中的初级生产者微藻具有一定的毒害作用,同时,微塑料与其他污染物结合还可能产生更为严重的联合毒性效应,进而影响水体中食物链的稳定性,并对生态系统的健康带来潜在的风险。因此,开展微塑料对微藻毒性效应的研究十分必要。本文介绍了已公开发表的相关研究及成果,总结了微塑料对微藻的机械损伤、遮蔽效应、氧化损伤、吸附和团聚等致毒机理,并对未来微塑料对微藻毒性的研究方向做了简要分析与展望。     

我国陆域水体系统表层水中微塑料生态风险评估

针对我国陆域水体系统表层水微塑料（MPs）生态风险问题,通过Science Direct和Web of Science等网站查询关键词microplastics、urban和river等获取相关文献及数据,从2017~2021年的研究,覆盖15个省份33个水体,并基于MPs丰度、聚合物占比和化学危害数据构建了生态风险表征比率（RCR）的评价方法.结果表明,我国自然水体的MPs丰度平均值为（3604.2±5926.4） n ·m^-3,城市水体中MPs丰度平均值为（7722.6±9505.7） n ·m^-3;相应的,自然水体的RCR平均值为22.09±45.2,城市水体RCR平均值为15.67±34.8.因此,根据RCR的值将生态风险程度划分为4个等级.其中,无显著风险（≤1）有17个,占42.5%;低生态风险（1~10）有12个,占30%、中生态风险（10~100）有9个,占22.5%;高生态风险（>100）有2个,占5%.数据分析显示,自然水体的MPs丰度与RCR值（R²=0.875,P<0.01）存在显著的相关性,但在城市水体的MPs丰度与RCR值间不存在显著的相关性.这表明MPs的丰度高并不能说明该地区的生态风险程度高.此外,各地的RCR值与流域面积呈正相关（R²=0.864,P<0.01）,同时,MPs丰度与GDP （R²=0.679,P<0.05）、流域常住人口（R²=0.922,P<0.05）呈显著相关性.这项研究为评估MPs的生态风险提供了基线数据,是陆域水体系统表层水MPs生态风险评价的重要方式.     

陆生植物化感作用抑制有害藻应用研究进展

植物化感物质由于对藻类抑制的高效性和选择作用性,以及对环境无污染等特点而备受关注,有望成为具有应用价值的安全性生物抑藻技术。文章探究了利用植物化感作用抑制有害藻类生长的进展,从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面分析了化感抑藻作用效果的评价方法,重点阐述了陆生植物对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用,包括草本植物中一些农作物和药用植物以及木本植物中的常见树木,同时对这些陆生植物中所含抑藻物质开展了探索与分析,为开发新的抑藻制剂提供理论指导,深入讨论了陆生植物化感物质抑制丝状藻的潜在价值,实现了抑藻对象的多元化,提出了陆生植物化感抑藻研究中存在的主要问题,并对其应用前景进行展望。     

典型雌激素在微塑料上的吸附特征及位点能量分布

微塑料(MPs)和雌激素是目前备受关注的新型污染物,MPs可作为环境中雌激素的载体而产生复合污染.为了解聚乙烯(PE)为代表的MPs对典型雌激素的吸附特性,采用批平衡吸附实验法,借助X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FTIR)等研究不同体系下PE对6种典型雌激素的吸附行为和位点能量分布情况.结果表明,在不同初始浓度(100μg·L^-1和1000μg·L^-1),PE对目标雌激素的吸附过程更符合准二级动力学模型,初始浓度的增加会影响吸附平衡时间和雌激素吸附量占比.在单一体系(单一雌激素)和复合体系(6种雌激素共存)中,雌激素在PE上的吸附更符合Freundlich模型(R²>0.94).等温吸附实验结果及XPS和FTIR表征结果表明,吸附过程主要受范德华力和疏水分配作用影响;单一己烯雌酚(DES)体系中出现的C—O—C官能团和单一炔雌醇(17α-EE2)体系中出现的C—O—C及■官能团,表明化学键合作用对合成雌激素在MPs上的吸附有一定的影响,而对天然雌激素基本没有影响.与单一体系相比,复合体系中各雌激素的吸...     

白洋淀上覆水及沉积物中微塑料赋存特征

为探究我国白洋淀淡水环境中微塑料的赋存特征,于2021年10月通过野外采样、实验室预处理、显微镜观察和激光红外光谱测定等方法鉴定了淀区10份上覆水及10份沉积物样品中微塑料的丰度分布、形状、粒径和聚合物类型,并通过Stokes沉降公式研究了微塑料在上覆水-沉积物界面的沉降规律,对其污染特征及潜在来源进行分析.结果表明,淀区上覆水及沉积物中微塑料丰度范围分别为474～19 382 n·m^-3和95.3～29 542.5 n·kg^-1,平均值为6 255.4 n·m^-3和11 088 n·kg^-1.上覆水中的微塑料主要聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯[PET,(17.20±0.26)%],沉积物中微塑料以氯化聚乙烯[CPE,(46.11±1.30)%]为主.淀区内微塑料的沉降速度从0.079 3～111.754 7 mm·s^-1不等,粒径大的颗粒沉降速度较高,易沉降并保留在沉积物中.研究区微塑料污染主要来源为洗涤废水产生的纺织纤维排放,船舶漆、船舶橡胶和建筑材料磨损等过程.     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.