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.     

典型氧化还原环境中微塑料表面的微生物群落组成特征与构建机制

微塑料广泛分布在微生物驱动的生物地球化学循环中,其表面会富集独特特征的微生物群落,构成微塑料圈（plastisphere）.自然环境中广泛存在的多种氧化还原环境不仅会影响微塑料圈中微生物群落的组成,还会影响微塑料的最终归宿.为探究典型氧化还原环境中微塑料表面的微生物群落组成特征与构建机制,将3种微塑料PHA （聚羟基脂肪酸酯）、PLA （聚乳酸）和PVC （聚氯乙烯）放置于好氧、硝酸盐还原、铁氧化物还原、硫酸盐还原和产甲烷这5种典型氧化还原环境中,利用污泥作为接种物,进行微宇宙模拟培养实验.结果表明,在分类学和系统发育学上,微塑料因子分别影响了微塑料表面18.94%和46.67%的微生物群落,氧化还原环境因子分别影响了微塑料表面31.04%和90.00%的微生物群落.与污泥相比较,3种微塑料表面富集的微生物群落丰富度和均匀度均降低,其中降低最明显的是更易降解的PHA微塑料,而难降解的PLA和PVC微塑料表面的微生物群落变化特征相似.PHA微塑料表面富集的微生物中,Anaerocolumna（26.44%）为其优势菌种,较少富集与氧化还原反应相关的特征菌群;PLA和PVC中,Clostridium_sensu_stricto_7 （15.49%和11.87%）为其优势菌种,且显著富集与氧化还原反应相关的特征菌群,表明与氧化还原反应相关的特征菌群更易于富集在难降解的微塑料表面,进而可能对生物地球化学循环速率造成影响.     

微塑料与农田土壤中典型污染物的复合污染研究进展

作为一种新型环境持久性污染物,微塑料除自身能够对生态系统产生不良影响外,其也可与周围环境中的共存污染物形成复合污染,从而产生更高的生态风险和健康风险.基于农业生态系统视角,聚焦重金属、农药和抗生素这3种农田土壤典型污染物与微塑料的复合污染,综述了重金属、农药和抗生素在微塑料上的吸附-解吸行为,探讨了微塑料的结构与性质、污染物的理化性质以及环境条件对重金属、农药和抗生素在微塑料上吸附-解吸行为的影响,阐述了微塑料对农田土壤中重金属、农药和抗生素生物有效性的影响及内在机制,指出了当前研究存在的问题和不足并对未来研究方向进行了展望,可为微塑料与农田土壤典型污染物复合污染的生态风险评估提供科学参考.     

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。     

生物膜微塑料吸附重金属复合污染的研究进展

在水环境中大量存在的微塑料已经成为全球关注的重要环境问题。微塑料比表面积大、疏水性强,易吸附水环境中的重金属,表面被微生物定殖形成生物膜后,对重金属的吸附能力进一步增强,成为重金属的载体,形成复合污染物。复合污染物在水环境中广泛传播,造成更加严重的环境风险。该文对微塑料覆载生物膜吸附重金属所形成的复合污染的研究进展进行了深入的分析和总结,从微塑料覆载生物膜的基本特征、生物膜微塑料对重金属的吸附,以及作为重金属载体的作用等方面进行了综述,并提出生物膜微塑料与重金属相互作用研究中亟待解决的问题及未来的研究方向,为进一步评估微塑料覆载生物膜的环境行为和生态风险提供支撑。     

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.      

微塑料对水中铜离子和四环素的吸附行为

微塑料作为载体可与水中重金属、抗生素结合进而形成复合污染,这改变了污染物原有的环境行为与危害性.微塑料与重金属及抗生素间的作用途径与机制是评价其环境风险及毒理学机制的前提.目前有关微塑料与重金属及抗生素间的相互作用机制尚不清晰.以高密度聚乙烯(HDPE)和通用级聚苯乙烯(GPPS)颗粒作为代表,研究了微塑料在单一体系和复合体系中对Cu~(2+)和四环素的吸附行为,并就相关机制进行了探讨.结果表明,单一体系中,GPPS和HDPE分别对TC和Cu~(2+)表现出更大的平衡吸附量;复合体系中,GPPS对Cu~(2+)和TC的平衡吸附量均大于HDPE,且2种微塑料的吸附能力均较单一体系有所提高.准二级动力学模型对微塑料吸附过程的描述更为合理,吸附过程可划分为表面吸附和孔内扩散2个阶段.Langmuir等温吸附模型较Freundlich等温吸附模型更符合实验情形.单一体系中,GPPS和HDPE对Cu~(2+)和TC的饱和吸附量分别为0.178、 0.257、 0.334和0.194μmol·g~(-1),而在复合体系中,相应的饱和吸附量则分别增大至0.529、 0.411、 0.471和0.341μmol·g~(-1).表面形态特征及化学官能团的不同是导致GPPS和HDPE吸附行为差异的主要原因.体系pH影响微塑料和吸附对象的存在形态及表面电性,继而影响平衡吸附量.环境温度在15～35℃范围时,提高温度不利于微塑料的吸附.Cu~(2+)和TC在共存条件下可产生协同效应,络合物的形成及相互间的桥接作用使得二者更易于被微塑料吸附.     

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征分析

当前对城市污水处理厂中污泥的处理已经成为了环保部门的重要研究课题,由于污泥中成分较为复杂,尤其是污泥中的重金属,如果对污泥处理、处置不当,不仅会对环境造成严重污染,还威胁人类健康,因而本文主要对城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征进行了分析。     

鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属污染物的赋存关系

重金属是环境中的典型污染物,而微塑料是新型污染物,两者的共存可导致复合污染而存在潜在的生态风险.为探讨鄱阳湖湿地环境中微塑料与重金属的赋存关系,对鄱阳湖湖口-长江段沉积物中微塑料与重金属(Cu、Cd、Pb、Zn和Cr)的含量及其形态特征进行分析.结果表明,沉积物干物质中微塑料丰度范围为356～1 452 n·kg~(-1),平均丰度值达982. 33 n·kg~(-1);通过显微鉴定微塑料形态有碎片类、纤维类和薄膜类,以碎片类为主(48. 23%);而颜色主要以彩色为主;粒径以≤1. 00mm为主;聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP).电镜扫描-能谱分析(SEM-EDS)发现,微塑料表面具粗糙、多孔、裂痕和撕裂的特征,并附着多种重金属元素.5种重金属在湿地沉积物中均有不同程度积累,冗余分析表明,沉积物主要理化因素(TOC、pH、EC及粒径)及微塑料赋存对重金属的总含量均有显著影响(P 0. 05);方差分解分析(VPA)显示,理化因素和微塑料对重金属有效态的贡献率分别为37. 70%和0. 70%,但两者的协同贡献率达49. 60%,可导致重金属形态向有效态转化.微塑料可作为重金属的附着载体并将进一步增强重金属污染物的生物有效性,对湿地生态安全构成潜在威胁.     

基于文献计量的淡水中微塑料研究现状、热点及趋势

为探究淡水中微塑料的研究现状、热点及趋势.以Web of Science(WOS)数据库为数据源,使用Citespace和VOSviewer文献计量工具,对2010—2023年淡水中微塑料领域的发文量、作者、国家/机构及关键词进行可视化分析.结果表明,我国在发文量、作者和国家/机构等方面占据重要地位;关键词聚类分析结果表明当前该领域的研究热点为“微塑料的取样、预处理和表征”、“微塑料在淡水环境中的污染、丰度及分布”、“微塑料的生物毒性”及“微塑料的来源”4个方面,并结合相关关键词对各个方面进行了系统综述.关键词突现和相关文献综述分析显示,微塑料研究趋势概括为“微塑料与COVID-19”、“污水处理厂中微塑料研究”及“微塑料对食品安全和人类健康的潜在威胁”.未来的研究应重点集中在淡水环境微塑料的检测标准建立、污水处理厂的污泥中微塑料与新兴污染物的相互作用及生态风险、COVID-19背景下微塑料与药物残留的污染问题、微塑料对食品安全和人类健康的潜在威胁等方面.     

大连海岸带夏、秋季大气沉降(微)塑料的赋存特征及其表面生物膜特性

微塑料作为一种新污染物,在水体、土壤和大气环境介质中均有分布.相比于海洋和陆地环境中微塑料研究的广度和深度,大气微塑料的研究还处于起步阶段.目前,有关大气环境中微塑料研究较少,对其污染特征和潜在风险的认识还不足.因此,调查了大连海岸带夏、秋季大气沉降样品中微塑料的赋存特征,探索了大气沉降塑料碎片表面生物膜的群落结构与功能特征.结果表明,大连海岸带夏、秋季大气沉降微塑料类型以纤维类为主,颜色以透明、蓝色和黑色为主,粒径以小于1 mm为主,成分主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯、赛璐玢和乙烯-丙烯-二烯三元共聚物等(>90%).大连海岸带夏、秋季大气微塑料表面风化特征明显,且有微生物的定殖和生物膜的形成.变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)是构成大连海岸带夏、秋季大气沉降塑料碎片表面生物膜的优势菌群.基因功能预测结果表明,大连海岸带夏、秋季大气沉降塑料碎片附生生物膜中存在与人类疾病密切相关的功能基因.本研究结果可为大气微塑料及其附生生物膜的环境与健康风险评估提供科学依据.     

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.     

微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附影响的研究进展

针对微塑料的老化特性、机制及其对污染物吸附的研究进展进行了归纳总结：（1）微塑料在环境中经长期老化,其表面变得粗糙不平,部分呈现薄片状脱落,造成比表面积增加,同时在光照、氧气等老化因子作用下,形成羟基、羧基等含氧官能团;此外由于微塑料长期受到老化作用,其聚合物中的长链发生断裂,引起结晶度的变化.（2）微塑料老化过程主要涉及多方面：物理层面上,受到外界剪切力和拉伸力的作用引起聚合物内部的分子链断链,破坏其稳定结构;化学层面上,光氧化降解是其主要的老化机理;生物层面上,通过定殖生物在微塑料表面形成的生物膜引起其物理、化学特性（粗糙度、表面电荷、表面自由能）的变化.（3）微塑料老化后对污染物的吸附能力增强,吸附主要通过范德华力、静电作用、络合作用、疏水作用、氢键等作用方式吸附重金属和有机污染物.未来应加强微塑料在真实自然环境中老化特征及同多种污染物的交互作用的研究,以模型量化表示其内在联系,为科学合理地认识微塑料的环境行为及生态风险评估提供理论依据.     

加强废塑料回收,减少环境污染

正塑料制品给人民带来便利,同时也造成了很大的负面影响。由于塑料产量逐年增大,废塑料污染防治成为全球关注的环境问题。塑料制品难以降解,产生的塑料碎片以及塑料微珠造成了严重环境污染,进而危害人类健康。在自然环境中,废塑料会被分解成较小碎片,严重地危害到了鱼类繁衍和它们赖以生存的环境。微塑料本身含有增塑剂和其他添加剂,很多是有毒有害的物质,浮游生物、鱼类、贝类等不同营养级生物食入后,将严重影响其生长、发育和繁殖。微塑料     

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.     

微纤维的归属、鉴定、环境行为及生态健康风险

近年来微纤维在多种环境中被广泛检出,但目前仍缺乏对其研究现状的系统评述。通过阅读多篇微纤维相关的研究文献,对微纤维与微塑料的关系以及微纤维的鉴别、环境行为特征和生态健康风险进行了总结与归纳,分析了现有微纤维研究中存在的问题,并对其未来的研究方向提出了建议。结果表明：微纤维已被证明会对生态系统中生物的生长、发育、生殖、行为等产生影响,其表面还能够吸附有毒物质,给生态健康带来危害。但现有研究方向尚不全面,完整的生态风险模型仍有待建立。急需完善微纤维研究体系,并重视生态健康风险与污染防治方面的研究,提高公众防控意识。     

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.      

微塑料与其他环境污染物的相互作用及复合效应

微塑料广泛存在于环境中,其具有吸附重金属和有机污染物等环境污染物的能力,同时也会与这些污染物发生各种复杂的相互作用,从而改变它们的环境归趋及毒性效应。本文在对微塑料与有机污染物、重金属以及二元复合污染物的相互作用机制进行综述的基础上,分析了相关影响因素及复合污染物带来的正反两方面效应。微塑料与污染物的相互作用机制主要是分配作用、表面吸附作用,其中表面吸附作用又可细分为疏水作用、静电作用、氢键作用、范德华力作用、络合作用及π-π作用等。这些相互作用主要受到微塑料及污染物自身物化性质及环境因素的影响。微塑料的载体效应使得其自身和其他环境污染物可以进入生物体内从而引发生物效应。但基于目前研究来看,复合污染物除了会引起生物毒性效应外,还具有正面积极作用,有待深入探索。最后,本文指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,以期对未来微塑料的相关研究提供参考和帮助。     

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.      

城市湖泊沉积物微塑料污染特征

近年来,出现在环境中的微塑料日益受到重视.本文选择马鞍山市雨山湖和南湖等典型城市湖泊,研究春夏两季沉积物中微塑料的物理形貌特征和时空分布特征,并探究湖泊中微塑料的来源.结果表明,春季沉积物中微塑料平均含量为(0.028 4±0.059 7)g·kg~(-1),平均丰度为(278.9±529.1)n·kg~(-1);夏季微塑料平均含量(0.031 7±0.077 8)g·kg~(-1),平均丰度为(277.1±395.6)n·kg~(-1),利用配对样品T检验法发现春夏两季沉积物中微塑料的含量(N=22,t=-0.269,P=0.791)与丰度(N=22,t=0.035,P=0.973)无明显相关差异性.根据形状将研究区域沉积物中的微塑料分为纤维、薄膜和颗粒这3种类型,相应占比分别为52.9%、 28.9%和18.2%.粒径统计结果表明,绝大部分微塑料的粒径小于1 mm,可占总数量的83.9%,微塑料主要为聚乙烯和聚丙烯且表面严重风化.人流量大、车流量大和水上活动多的区域污染较为严重,揭示了湖泊沉积物微塑料的空间分布与人类活动的密切相关性.大气沉降(纤维类)、地表径流、衣服洗涤(纤维类)、湖内大塑料降解和渔业活动(渔网、发泡类)等为湖泊沉积物中微塑料的主要来源.