水生生物样品中微塑料的提取和分离方法综述

目前水生生物样品中微塑料研究方法的多样化导致微塑料检出率参差不齐,不同研究成果之间的可比性较差。如何统一从水生生物体中提取和分离微塑料的有效方法,是微塑料研究中亟待解决的科学问题。本综述总结了60多篇文献中不同化学试剂对水生生物样品的消解效率及其对聚合物物理化学特征的影响,分析了后鉴定过程中滤膜的选择,并对不同方法的优缺点进行了讨论。     

海洋微塑料分析方法研究现状及其应对措施

海洋环境中的微塑料(粒径5.0 mm)作为新型污染物受到越来越多的关注,已经成为海洋环境保护的研究热点,而高效、准确和可靠的分析方法则是一切研究的基础。该文系统总结了近5年国内外海水、沉积物和生物体中微塑料的采集、分离、鉴定和定量分析方法的研究现状,并比较了不同方法的优缺点和适用范围。针对微塑料分析科学领域存在问题,讨论了近期亟待解决的关键科学问题和研究展望,为实现微塑料监测数据的准确性、可靠性和可比性提供科学依据。     

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.     

海洋塑料和微塑料管理立法研究

近年来,海洋微塑料污染问题已成为全球关注的热点。加强微塑料及其次生来源塑料垃圾的控制,是减少海洋微塑料污染的根本手段。为完善我国塑料和微塑料管理的立法工作,对国内外海洋塑料和微塑料管理立法的现状进行了调查研究。目前涉及塑料垃圾管理的立法较多,但针对性较弱;而关于微塑料管理的立法较少,且主要侧重于对化妆品中的塑料微珠的限制性规定。借鉴国际经验,建议我国在立法中尽快出台个人护理品中微塑料的限制性规定,在环境税中补充塑料垃圾税,完善塑料垃圾回收处理体系,完善海洋微塑料监测和评价体系,建立公众参与制度等。     

微塑料在饮用水中的去除研究进展

一直以来,塑料制品因方便快捷在人们的生活中广泛使用。然而,随着在水环境中越来越多地检测到微塑料,人们开始对其越来越重视。特别是近年来,在饮用水中检测出微塑料,因其对人体健康有一定危害,如可能会作用于人体肠道部位而导致肠道发炎,引起人们的广泛关注。该文介绍了饮用水中微塑料的存在现状以及饮用水厂各工艺对微塑料的去除效率,分析了不同的水处理方法对微塑料去除的贡献,简述了饮用水处理对微塑料的去除效果。对饮用水处理方法及工艺研究发现,各方法对大于10μm的大尺寸微塑料有较好的去除效果,但不能完全去除小于10μm的小尺寸微塑料。因此,将来的研究应更多地放在对小尺寸微塑料的去除上。     

基于油提取的土壤与沉积物中微塑料的分离方法

微塑料作为一种全球性新兴污染物受到学界与社会的广泛关注.由于土壤和沉积物中的微塑料难以分离提取,目前关于微塑料的研究主要集中于水体中,而关于土壤与沉积物中微塑料的丰度、分布与环境行为尚不清楚,迫切需要一种经济、快速、可靠的前处理手段将微塑料从土壤或沉积物中分离出来进而开展检测与监测工作.油提取法不同于传统密度浮选法,其利用塑料的亲油性,使用植物油代替密度液分离土壤与沉积物中的微塑料.通过油提取法在砂土（二长花岗岩风化层残坡积物）、壤土（菜地黄棕壤）、黏土（稻田水稻土）、泥质湖泊沉积物中获得的总加标回收率分别为88.3%±6.29%、88.3%±3.82%、90.0%±2.50%、90.8%±1.44%.其中,对于密度浮选法较难提取的聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,其回收率分别为93.3%±11.6%（壤土）、96.7%±5.77%（壤土）.植物油的加入会对后续微塑料的光谱表征识别产生影响,但可通过无水乙醇冲洗去除,与拉曼光谱仍具有良好的兼容性.利用该方法开展的实地研究获得黄冈市残坡积物（砂土）、武汉市菜地（壤土）、武汉市水稻田（黏土）、武汉市东湖泥质湖泊沉积物中的微塑料丰度分别为1 679、1 612、1 766、7 629个/kg.研究显示,油提取是当下密度浮选技术的可替代方案.      

微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究

选用斑马鱼为模式生物,探究3种微塑料(PP、PE、PVC)和三氯生(TCS)联合暴露对斑马鱼的神经毒性效应。结果表明：微塑料(MPs)可以作为TCS进入生物体内的载体,MPs和TCS联合暴露毒性主要为协同作用;与TCS相比,TCS+PP、TCS+PE和TCS+PVC组中SOD分别降低了10.3%、12.4%和7.9%,AchE活力分别降低了10.8%、1.5%和6.1%,5-HT含量分别提高了83.2%、37.7%和59.3%(p<0.05);与TCS+PE相比,TCS+PP组5-HT含量提高了33.1%,具有显著性差异(p<0.05),PP-MPs和TCS联合暴露产生了更强的神经毒性;代谢组分析发现TCS+PP复合组诱导98个特异性变化的代谢物,这些代谢物通过影响氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢和神经活性配体受体相互作用等代谢过程,对脑产生更严重的神经毒性。     

微塑料加速老化及分离过程的实验研究

微塑料自然老化的长期性严重限制了老化微塑料的相关研究. 为了加速微塑料老化,并提高实验室分离效果,以高密度聚乙烯微塑料(high-density polyethylene,HDPE)为试验材料,通过单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种方法加速模拟微塑料自然老化,并基于老化过程中微塑料特性的改变,改进分离方法. 将虹吸管插入静置分层后的澄清液面底部,打开真空抽滤机使液体缓缓注入抽滤瓶,一方面分离浮于上部的微塑料,另一方面有效过滤澄清液体中的部分微塑料,以提高样品分离效率;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和羰基指数(carbonyl index,CI)分别表征微塑料老化前后的形貌、官能团变化和老化程度. 结果表明:①相比于UV处理的微塑料,UV+P处理的微塑料具有更强的亲水性,表现在分离时长的显著性差异上(P<0.05). ②UV和UV+P两种老化方法产生的小分子有机物,通过4次清洗达到较高的去除率,分别为95.29%、94.71%. ③该分离方法下两种老化微塑料都有较高的样品产率,分别为84.63%(UV)、86.63%(UV+P). ④通过SEM观察到,与原始微塑料相比,老化后的微塑料表面出现明显裂纹、缝隙及小孔,且两种老化方法得到的微塑料其表面形态有所差异. ⑤FTIR图谱下,老化微塑料有异于原始样品的特征峰出现,主要为羰基峰及羟基峰. ⑥CI分析表明,HDPE在5 d内即可达到较高的老化程度,此时CI分别为0.39(UV)、0.49(UV+P). 研究显示:单紫外(UV)和紫外活化过硫酸盐(UV+P)两种老化方法均能获得亲水性、表面形态和官能团有异于原始微塑料的样品;改进的分离方法能够快速、高效地获取样品.      

环境微纳塑料的分析方法进展

为探究环境中微纳塑料的含量、归趋和生态风险,发展可靠的检测方法是重要前提.目前,对微纳塑料的分析方法多种多样,国内外已有多篇综述归纳了各方法的优缺点,甚至提出了"统一"或"标准化"的方法.然而,由于研究目标和技术方法本身的成熟度不同等原因,很难笼统地提出一套适用于所有监测或研究的方法.微纳塑料的研究是基于颗粒性和尺寸效应的研究,笔者将其划分为大粒级微塑料（0.02~5 mm）、小粒级微塑料（1~20 μm）和纳米塑料（1~1 000 nm）3个类别,分别概述各粒级的分析方法进展和技术目标等.对于大粒级微塑料,已形成相对成熟的检测方案,适合开展常规监测和大规模基线数据的调查,但方法多样化,数据的质量不统一导致可比性差,提高方法的可行性和统一性是努力重点;对于20 μm以下的小粒级微塑料,检测的准确度有待提高,发展可靠的定性及定量方法是当前的目标;对于1 000 nm以下的塑料颗粒和可溶性聚合物,发展尚不成熟,需要研究更有效的前处理和分析方法.今后,应针对不同粒级微纳塑料所面临的问题开展方法学研究,加强对微纳塑料环境行为等的基础研究,并逐步发展微纳塑料的预测模型,在可靠数据的基础上进行全面的生态风险评估.      

多种微塑料提取方法在中国典型土壤中的应用

为探究我国典型区域土壤中微塑料的提取及成分鉴定方法,通过人工模拟微塑料的方法,评估了水+油（T1）、饱和NaCl溶液+油（T2）、饱和NaCl溶液（T3）这3种处理方法对4种典型区域土壤（黑土、黄土、红土和紫土）中4种类型微塑料[聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate,PET）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚苯乙烯（polystyrene,PS）和聚乙烯（polyethylene,PE）]的检测效果.结果表明：①T3处理下土壤中微塑料提取率随微塑料密度的增大而降低,对PP、PE、PS的提取率均大于86.67%,而PET的提取率仅为0%~13.30%;②T1和T2处理下,黑土、黄土和紫土中4种微塑料的提取率均为86.67%~100.00%,但微塑料表层残留的油会影响傅里叶变换红外光谱（FTIR）对微塑料成分性质的鉴定,配合无水乙醇清洗后,PE和PS鉴定效果仍不佳;③T1和T2处理下红土中PET的提取率分别为56.60%和50.00%,T3处理下红土中PET、PE和PP的提取率分别为3.33%、10.00%和56.67%.结果表明,黄土、黑土和紫土中4种微塑料采用T1和T2提取效果均较好,但需配合无水乙醇进行清洗,T3处理会导致对密度>1 g·cm^-3微塑料PET的漏测;红土中微塑料的提取方法有待进一步探索研发.     

微塑料颗粒对虹鳟免疫基因表达的影响

微塑料在海洋中分布广泛,鱼类是否会受到影响及受影响的程度暂并不明确.本文通过实验室产生2×105MP·L-1浓度的微塑料水体,研究当虹鳟暴露在含有不同粒径微塑料颗粒(0.2、1、20、40和90μm)的水体中2 h后,微塑料颗粒在鱼鳃的附着及其鳃组织免疫基因表达的变化特征.结果表明,微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且在从内到外不同鳃片上均有分布,附着程度与微塑料颗粒的粒径大小有关.暴露2 h后虹鳟鳃组织上的部分免疫基因的表达发生变化,包括IFN-γ上调及IL-1β、S100A1和SAA的下调.本文通过对免疫基因表达变化的研究表明,水体中的微塑料颗粒会附着在虹鳟的鳃上,且会导致虹鳟出现免疫反应,论文成果可为相关领域的研究提供基础数据.     

典型水环境因素对聚酯微塑料沉降的影响机制研究

以聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯,简称PET)微塑料为主要对象,研究电解质浓度,电解质类型及pH值等典型水环境因素对其沉降行为的影响机制.结果表明:水环境中PET微塑料的沉降随电解质浓度的升高而不断增强,其悬液标准化浓度(C/C0)最低可降至0.64;同一类型电解质对水环境中PET微塑料沉降行为的影响程度相似,而与1-1型...     

城市污水处理过程中微塑料赋存特征

以上海某污水厂为例,研究了中国沿海城市污水厂进出水、污泥中微塑料的赋存特征及微塑料排放量.结果表明,污水厂进出水中微塑料形态主要为纤维状.进水含量最高的种类依次为人造丝（36.84%）、合成革（21.05%）和聚酯纤维（18.42%）,出水中的种类依次为合成革（26.67%）、人造丝（24.44%）、聚酯纤维（17.78%）和聚乙烯（15.56%）.微塑料在总进水中的丰度为117n/L（n为微塑料个数）,调配水中为90n/L,总出水中为52n/L,污泥中为180n/50g（湿重）.该污水厂日出水量为280万m³/d,据此估算微塑料量由总进水中3276亿n/d降至总出水中1456亿n/d,去除率为55.6%.污水厂根据实际进水水质确定剩余污泥量150tDS/d,含有5.4亿个微塑料.此外,根据本研究结果讨论了有关国际刊物中对我国大陆范围内个人护理用品中微塑料入海量的不准确估算.     

微塑料对近岸多环芳烃降解菌群结构及其降解能力的影响

近海岸微塑料的污染问题日益突出,对周围生态环境造成了严重的影响.微塑料研究主要集中于微塑料在生物体内的积累,而有关微塑料对微生物生态的影响研究还很少.本文针对受微塑料影响较严重的近岸环境,从受石油污染的近岸水体中富集驯化得到功能菌群菲降解菌群MB1,探究微塑料对近岸菲降解菌群结构及降解能力的影响.结果表明:微塑料的添加在一定程度上促进菲的降解;SEM扫描电镜分析进一步显示微生物附着在微塑料上并分泌丝状物质;采用Illumina序列分析添加微塑料后菌群结构的变化,发现培养6 d后在有添加微塑料的体系中优势菌属以Glaciecola为主,而未添加的对照组中优势菌属是Rhdovulum,说明微塑料的添加可明显改变降解多环芳烃的菌群结构,进而影响污染物的降解能力.     

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...     

腹足纲动物毒性测试候选物种的研究

随着对内分泌干扰物在腹足纲动物中危害性的关注,软体动物污染生态问题逐渐受到重视.基于该研究方向现有进展,就几种典型腹足纲动物作为化学品测试受试生物的候选物种进行了论述,认为4种前鳃亚纲生物(新西兰泥蜗、鱼盘螺、福寿螺和铜锈环棱螺)和1种肺螺亚纲生物(静水椎实螺)具有生态意义,可以作为标准受试生物来发展.相对于其他国外学者提议的4种生物,我国学者提议的铜锈环棱螺具有本土意义,在化学品毒性测试过程中应该受到重视.在以上论述基础上,对腹足纲动物毒性测试今后研究的发展方向进行了展望.     

固态发酵过程中微生物总DNA提取方法比较

为了分析固态发酵过程中微生物群落的多样性及演替情况,对比研究了从固态发酵中提取细菌和真菌DNA的3种方法--溶壁酶法、超声波法、液氮研磨 CTAB法.使用紫外分光光度计测定了由不同提取方法得到的DNA的产量与纯度;使用细菌16S rDNA基因通用引物(341F和907R)和真菌18S rDNA基因通用引物(NU-SSU-0817和NU-SSU-119)对DNA进行了PCR扩增;采用DGGE(变性梯度凝胶电泳)法对固态发酵中细菌和真菌的多样性进行了分析.结果显示,3种方法得到的粗提和纯化DNA长度均约为23 kb;细菌和真菌PCR产物长度分别约为586 bp和422 bp.细菌和真菌PCR产物的DGGE分析表明,3种方法提取的DNA所反映的微生物多样性比较一致;但紫外分光光度计测定结果表明溶壁酶法提取固态发酵中微生物总DNA产量最高,超声波法次之,液氮研磨 CTAB法最低.     

有机改性膨润土治理压载水有害生物的初步研究

船舶压载水造成的有害生物外来入侵问题已经引起世界性关注,本研究以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性材料,通过膨润土颗粒的表面吸附及离子交换作用对膨润土进行了改性,并以常见于我国沿海的海洋生物种小球藻(Chlorella sp.)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)为目标生物,研究了有机膨润土对压载水中有害生物的去除作用.实验结果表明膨润土与HDTMAB发生了有效结合,微观结构和形貌发生改变.当有机膨润土的用量为0.02 g/L时,在24 h内小球藻的去除率大于85%,新月菱形藻的去除率大于90%,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用,这表明膨润土通过有机改性除藻能力显著增强.同时对有机膨润土除藻机理进行分析,有机膨润土表面静电作用和季铵盐离子亲脂性长脂肪链的网捕作用及灭杀作用是有机改性膨润土去除微藻细胞的主要原因.     

舟山港潮间带生物体内的细菌学研究

对舟山港受排污水影响的表层海水和潮间带生物体内的细菌数量和种类进行了研究.在单齿螺、僧帽牡蛎、平背蜞体内共分离出60株菌株,使用API－20E系统进行细菌种类鉴定,其中优势菌为少动鞘氨醇单胞菌、浅黄华丽单胞菌、阴沟肠杆菌等．一些动物和人类的致病菌如杀鲑气单胞菌、脑膜炎脓毒性黄杆菌也在其中出现.在潮间带生物体内和表层海水中各类细菌数量均较高,其中潮间带生物体内细菌总数平均为8×10⁵个/g、粪大肠杆菌数平均为9×10²个／g、弧菌数平均为1.5×10⁵个／g,不同的潮间带生物中,细菌数量相差很大.