微塑料及其复合污染对水生生物的毒性与生态风险研究进展

近年来,微塑料已成为备受瞩目的新型污染物之一.微塑料在水生生态系统中广泛存在,且易与水中其它污染物形成复合污染.因此,微塑料及其复合污染对水生生物的影响以及水生生态系统的生态风险越来越受到关注.本文在总结国内外相关研究的基础上,概括了水生生态系统中微塑料污染的主要特点,归纳了微塑料及其复合污染对水生生态系统中藻类、浮游动物、鱼类等水生生物的影响,探讨了微塑料沿食物链的传递作用及其对水生生态系统生态风险的潜在影响,梳理了目前水域生态系统微塑料研究所面临的主要问题,并对未来的研究工作进行了展望,以期为评估微塑料及其复合污染对水生生物和水域生态系统的影响提供科学依据.     

6种消解方法对荧光测定生物体内聚苯乙烯微塑料的影响

微塑料污染已经成为全球性的环境问题,引起了人们的广泛关注,为了评估微塑料的生物效应,对生物体内微塑料进行准确定量成为了亟待解决的问题.在已有的微塑料研究中,利用荧光强度进行生物体内微塑料定量是较为常用的方法,而对生物样品进行消解则是重要的前处理方法.然而,消解可能会对微塑料产生破坏,影响微塑料的荧光强度,导致微塑料浓度的测定值与真实值存在巨大偏差.目前关于消解对微塑料荧光强度影响的研究比较匮乏,而荧光强度直接影响微塑料定量结果的准确性.因此本文研究了文献中常用的6种消解剂,分别为KOH、NaOH、H_2O_2、HNO_3、HNO_3∶HCl和HNO_3∶HClO_4,探究了不同消解方法对微塑料荧光强度和表面形态的影响,并选出最合适的微塑料消解方法.结果表明在6种不同消解方法中,KOH消解法(100 g·L~(-1),60℃)对微塑料的荧光强度影响最小,且对微塑料的表面形态没有明显影响.而另外5种消解法都不同程度地降低了微塑料的荧光强度,并造成了微塑料表面损伤,主要包括团聚、气泡、轻划痕以及深凹陷等.此外,利用KOH消解法对生物样品中的微塑料进行提取效率评估,回收率高达96.3%±0.5%,表明KOH消解法是一种合适的生物样品中荧光微塑料的提取方法.     

6种消解方法对荧光测定生物体内聚苯乙烯微塑料的影响

微塑料污染已经成为全球性的环境问题,引起了人们的广泛关注,为了评估微塑料的生物效应,对生物体内微塑料进行准确定量成为了亟待解决的问题。在已有的微塑料研究中,利用荧光强度进行生物体内微塑料定量是较为常用的方法,而对生物样品进行消解则是重要的前处理方法。然而,消解可能会对微塑料产生破坏,影响微塑料的荧光强度,导致微塑料浓度的测定值与真实值存在巨大偏差。目前关于消解对微塑料荧光强度影响的研究比较匮乏,而荧光强度直接影响微塑料定量结果的准确性。因此本文研究了文献中常用的6种消解剂,分别为KOH、NaOH、H2O2、HNO3、HNO3:HCl和HNO3:HClO4,探究了不同消解方法对微塑料荧光强度和表面形态的影响,并选出最合适的微塑料消解方法。结果表明在6种不同消解方法中,KOH消解法(100g·L-1,60°C)对微塑料的荧光强度影响最小,且对微塑料的表面形态没有明显影响。而另外5种消解法都不同程度的降低了微塑料的荧光强度,并造成了微塑料表面损伤,主要包括团聚、气泡、轻划痕以及深凹陷等。此外,利用KOH消解法对生物样品中的微塑料进行提取效率评估,回收率高达96.3%±0.5%,表明KOH消解法是一种合适的生物样品中荧光微塑料的提取方法。     

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.     

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。     

土壤环境中微塑料污染研究进展及展望

微塑料通过不同途径进入土壤系统,会在土壤中不断累积并对土壤环境构成威胁,最终可能会通过食物链进入人体影响人体健康。已有学者从不同的角度研究了微塑料对环境的影响,目前的研究主要集中在水生环境,陆生生态环境的研究相对较少。文章根据已有的研究,系统总结了土壤系统中微塑料的来源、微塑料对土壤质量的影响、微塑料与其他污染物形成的复合污染、微塑料对土壤生物的影响以及微塑料在土壤环境中的迁移。最后,作者对微塑料在土壤生态系统中的研究提出了展望,可为微塑料的环境问题研究提供一定的参考。     

万泉河流域表层水体和沉积物中微塑料的污染特征

新污染物微塑料（microplastics, MPs）已对全球水生生态系统的稳定性构成潜在的威胁。本研究基于海南岛万泉河流域的10份表层水体样品和9份沉积物样品,分析了万泉河流域不同环境介质中微塑料污染特征。结果表明：万泉河表层水体中微塑料丰度为0～1.7个/L,而沉积物中微塑料丰度为0～14.8个/kg。万泉河微塑料丰度分布总体趋势是从上游到下游乃至河口地区逐步升高,在支流汇合处突然增高。水体中小粒径微塑料（0.005～0.5 mm）的占比要高于沉积物中的占比,水体中微塑料以绿色为主,而沉积物样品以蓝色为主。水体及沉积物微塑料形状均以纤维状占比最高。赛璐玢（cellophane）是水体和沉积物中鉴定出的微塑料样品的最主要塑料聚合物类型。另外,水体中检测出了少量聚丙烯腈（PAN）以及聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等塑料聚合物,而沉积物中检测出了聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚酰胺（PA）等塑料聚合物。研究表明,万泉河流域内的微塑料来源主要以农村生活污水、生活垃圾及渔业废弃物为主。万泉河的微塑料丰度相较于其他主要外河流水域总体偏低,但仍受到不同程度人类活动的影响。本研...     

鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征

微塑料能够被水生生物摄入并对其产生毒性效应.以5条汇入鄱阳湖河流的入湖口、鄱阳湖出湖口和南矶山自然保护区为研究区,采集优势底栖动物铜锈环棱螺样品,对其进行组织消解并分离其中的微塑料,利用显微镜和红外光谱鉴定微塑料,分析鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料分布特征.结果表明,鄱阳湖典型区铜锈环棱螺体内微塑料丰度为（0.52±0.15）～（2.48±0.90） n·g^-1,赣江入湖口铜锈环棱螺体内微塑料丰度高于其他入湖口,南矶山湿地自然保护区铜锈环棱螺体内微塑料丰度最小.研究区铜锈环棱螺体内微塑料以粒径小于1 mm的透明纤维为主.铜锈环棱螺肠道微塑料丰度高于肌肉组织.本研究表明人类活动是影响铜锈环棱螺体内微塑料丰度的重要因素,对底栖动物中微塑料的调查有助于人们全面了解微塑料污染的生态风险.     

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...     

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.     

海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用

近年来,海洋微塑料污染已成为全球关注的重要环境问题。海洋中广泛存在的微塑料可被藻类吸附、微生物定植,亦可被海洋动物摄食并蓄积。生物与微塑料之间的相互作用必然会改变微塑料的物理、化学性质,及其在海洋中的迁移转化。因此,本文系统地阐述了海洋生物对微塑料的吸附、摄入、蓄积与排泄等关键过程;重点总结了微塑料在海洋生物过程(如排泄、与海洋雪团聚、形成生物膜以及生物扰动)影响下的沉降-埋藏等迁移过程;深入讨论了海洋动物对微塑料的摄食、消化过程以及微生物的分解作用导致的微塑料破碎、降解以及塑料添加剂和吸附污染物的释放过程及其机理。本文阐明了海洋生物对微塑料迁移转化的调控作用,为理解海洋微塑料的环境归趋提供理论依据。     

武汉城市污水中微塑料的分离、鉴定及其微观特征分析

为研究武汉城市污水中微塑料的分布特点及其表面形貌特征,采用以连续浮选分离装置为基础进行改进设计的微塑料提取装置对污水中微塑料进行分离,通过用65%硝酸和30%过氧化氢混合液（体积比为1:3）对污水样品进行消解,并采用筛网（300、600、1 000目）（100目=0.147 mm）和滤膜（1 μm玻璃纤维滤膜和20 nm氧化铝滤膜）分离技术建立起对水体微塑料和纳米塑料的分离富集方法.通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜-X射能谱分析联用（SEM-EDS）等方法对所提取微塑料颗粒的组成成分、赋存特征、表面形貌特征进行分析.结果表明:①提取装置的平均回收率在92%以上.②污水中微塑料类型主要为碎片类、泡沫类、薄膜类和纤维类.③FTIR结果证实,该方法所提取的微塑料颗粒中有聚乙烯、聚丙烯等成分,且发现了羰基、聚酯类物质存在,说明提取到的微塑料中可能有可降解塑料颗粒.④SEM-EDS结果显示,各类微塑料表面粗糙、撕裂程度不同,存在不同程度的风化痕迹,并在其表面发现Si、Cu、O、Al、Na、Ca、Ba等元素的富集.研究显示:改进的微塑料分离方法能够实现对污水中微塑料的高效提取;同时,明确了武汉城市污水微塑料的表面形貌特征及赋存特征,为未来武汉城市污水中微塑料污染的针对性治理提供理论依据.      

电子废物拆解区微塑料与周围土壤环境之间的关系

微塑料污染无处不在,并受到了社会各界的关注.近年来,关于微塑料在水生态系统中的报道越来越多,而关于陆地生态环境,尤其在电子废物拆解区土壤微塑料污染的研究还十分匮乏.以广东省汕头地区贵屿镇废弃的以不同拆解方式所造成的电子废物拆解样地为研究对象,从生态毒理学和微生物学角度探讨了微塑料与其周围土壤环境之间的关系.通过SEM-EDS对微塑料表面进行表征,发现其表面具有老化和降解的迹象;这可能是由于微塑料长期暴露在土壤中,以及原始的拆解方法造成其表面形态及性质发生了变化.另外,在同一微塑料样品的不同表面位置,金属元素类型存在较大差异;说明微塑料所携带的一些金属元素并非本身固有,而是从周围土壤环境中吸附的.利用ICP-OES对微塑料内载固有的7种重金属（Pb、Cd、Cr、As、Ba、Co和Ni）进行分析发现,由于微塑料主要来源于各类电子废物,其所含各重金属含量在不同样地中有所不同,且几乎均高于周围土壤,尤其Ba在微塑料中的含量比在土壤中高出10³数量级.Ba在塑料中主要以BaSO₄的形式存在,常作为填料广泛添加于各种塑料中.此外,对微塑料表面微生物进行16S rRNA测序,并采用Spearman等级相关系数分析了微塑料表面细菌群落平均丰度前50的属与土壤环境因子之间的关系.这些微生物主要来源于微塑料所处的周围环境,因此环境因子的差异会直接影响微塑料表面微生物群落.由不同拆解方式所导致的电子废物污染场地具有不同的土壤环境因素,这些因素与微塑料表面微生物的相关性也存在差异.     

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.      

鄱阳湖-饶河入湖段湿地底泥中微塑料的分离及其表面形貌特征

微塑料(粒径5 mm)作为一种新型污染物近年来被社会广泛关注.本文以江西省饶河-鄱阳湖入湖段(龙口)典型湿地表层中底泥沉积物为研究对象,分离提取底泥沉积物中微塑料,确定底泥沉积物中微塑料丰度值,利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)和傅里叶红外光谱仪分析微塑料表面形貌特征及组成特征.结果表明:(1)底泥沉积物中微塑料丰度为938个·kg-1,主要包括碎片、薄膜、纤维和发泡等4种类型微塑料,其中以碎片类微塑料比例最高,达到66.7%;薄膜类次之,约占比例25%;发泡类及纤维类微塑料相对较少些,二者比例之和仅占8.3%.(2)不同类型微塑料的红外光谱分析表明,碎片类微塑料主要成分为聚乙烯,薄膜类主要成分为聚丙烯,纤维类主要成分为低密度聚乙烯,发泡类主要成分则为聚苯乙烯.(3)微塑料粒径分布特征表明,粒径小于1 mm的微塑料比例占总量的61.3%,且随着粒径增大微塑料数目呈减少趋势.(4)微塑料表面形貌特征表现为沉积物中的微塑料有不同程度的老化痕迹,表面出现裂痕、孔隙并带有撕裂物等特征.     

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.      

附着在不同微塑料表面的藻类结构与群落组成

选取水环境中常见的4种微塑料介质（聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET））和一种自然介质（鹅卵石）进行野外生物膜的培养,以探究不同类型介质表面附着的生物膜的表观结构和藻类群落组成的差异特征.结果表明,鹅卵石与微塑料介质上的生物膜的形貌结构及藻类含量与组成特性均存在一定差异：在微塑料介质表面附着的藻类叶绿素a浓度普遍低于自然介质.实验进一步发现,不同的微塑料类型同样会对生物膜藻类含量以及功能特性存在一定影响：PET片上附着的藻类叶绿素a浓度最高（613.7μg/L）,PP片上最低（492.5μg/L）;然而,PP片上藻类的光合作用最大量子产量最高（0.443）.以上结论说明微塑料会改变附着藻类的生长情况和初级生产力,进而可能影响生物膜在水体中的碳循环过程,对水体净化及污染治理产生一定影响.     

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.