河流水体中微塑料的研究进展

丁琬琦 王昕仪

(吉林建筑大学市政与环境工程学院，长春 吉林 130118)

1 微塑料

塑料制品的产生为我们的生活带来了极大的便利，据2018年最新数据报告显示，全球塑料年产量约为3.5亿t，我国塑料产量占全球之首，高达29.4[1]，生产和生活中大量使用的塑料制品不可避免地进入水环境中，所谓微塑料，就是这些塑料制品没有完全分解，而是分解成直径≤5mm的颗粒物，这种颗粒物就被学者们称为微塑料颗粒物[2]。有关研究表明，微塑料污染可能在全世界淡水环境中普遍存在，其在淡水水体、沉积物和淡水生物中均有赋存，中国内陆淡水环境中微塑料的污染可能尤为严重。

1.1 微塑料的分类及形态

微塑料一般分为初级微塑料和次生微塑料。初级微塑料主要存在于个人护理品中，所以这些微塑料会随冲洗过程经排水系统进入废水处理流域系统；次生微塑料按照来源主要包括大块塑料的破碎和衣服纤维的断裂。微塑料的形态有球形、纤维状和鳞片状等，因此其颜色也与塑料制品相似，具有红黄蓝黑等颜色。

1.2 微塑料的来源

淡水环境中的微塑料主要是外界输入，具体污染源包括污水处理厂的尾水排放、水环境中塑料垃圾的风化降解以及水土流失或地表径流形成的陆源输入等。例如，ZHANG等[3]研究了三峡库区典型支流香溪河的微塑料污染分布及特征，发现其微塑料含量为0.055～34.2个/m2，远高于瑞士河(0.011～0.22个/m2)，这可能与河流周边的人类活动以及水体排放等有关。Horton et al.指出陆源微塑料会通过地表径流进入河流和湖泊，该研究团队对英国泰晤士河流域进行了调查，发现雨水管道排水口下游的沉积物中出现了大粒径(1～4mm)微塑料的大量赋存，最高丰度达到了 660 ind·kg-1[4]。这些实验结果都说明了淡水资源中的微塑料颗粒物主要的来源是外界输入，而在这些因素中，管道废水排放是主导因素。

1.3 微塑料在水体中存在形式以及存在情况

微塑料受各种环境作用力形状多不规则、表面凹凸不平且多有裂缝，微塑料颗粒物经常附着原油、铁氧化物、有机污染物、细菌甚至病毒等物[5]。位于长江中上游的三峡香溪河回水区的沉积物中，微塑料的丰度达到 80～864 ind·m-2，该地区沉积物中微塑料的空间分布与水体分布并不一致，而这一现象与当地的水力条件有一定的相关性，沉积物中的微塑料丰度一般在流速较低的河段较高[4]。尽管在研究中发现中国的淡水资源中微塑料的丰度相对较大，但以世界水平来讲，其余国家也有所发现，例如Murphy[6]等人对苏格兰格拉斯哥某大型二级污水处理厂(日处理量 260954m3)的调查发现，虽然尾水中微塑料的最终去除率高达 98.41%，但每天仍有约 6.5×107个微塑料颗粒被排入受纳水体。

2 微塑料自身性质及毒性效应

环境中的微塑料颗粒小具有疏水性等特性，因而可以成为持久性有机污染物等有毒有害化学物质的载体。Fries等人发现了微塑料表面分布着纳米TiO2颗粒[7]，可为微生物或重金属提供吸附点，将毒性释放在生物体内。Avio等[8]评估了污染物从微塑料转移到海洋贝类的生物利用度及其毒物学风险，发现微塑料产生的细胞学效应主要包括免疫学反应的改变、神经毒性反应以及基因毒性反应等。微塑料的富集作用会引起生物分子学、组织学、细胞学以及行为学等的改变，甚至可能损害免疫细胞，且粒径越小微塑料的穿透能力越强，推测纳米级微塑料可穿过胎盘(血脑屏障)进入生物的胃(肺脏器)[9]。

3 采样方式及定性定量方法

水样主要采集方式是拖网式采样，但由于每层水含微塑料含量不同，因此采用的采样装置不同。沉积物样品常见的采样工具有不锈钢勺、不锈钢铲、箱式采样器等。生物样品的采集主要为浮游类采样法和大型生物采样法[10]。对环境中微塑料目前常用的定性定量方法主要有目视法、显微镜法、拉曼光谱分析法、红外光谱分析法、差示扫描量热法(DSC)、热分解气相色谱质谱联用(Pyro-GC/MS)等。这些方法受仪器分析方式的限制都各自存在优缺点，针对不同粒径的微塑料样品及最终样品回收状态需要来选择相对合理的分析方法，是确保科学获得实验结果的重要方面。

4 对未来的展望

微塑料污染已成为世界环境领域研究热点。目前我国对于微塑料的研究多针对海洋流域，对城市内流河研究较少。对于微塑料高效分离鉴定方法尚缺少统一标准，对于微塑料及其复合体联合毒性的机制研究尚未解析。因此，需要深入探究合理高效的采样分离检测方法，从微塑料及其复合体的联合毒性入手，解析河流水体微塑料的环境行为，为评价水生态环境风险提供技术支撑。