河流水體中微塑料的研究進展

丁琬琦 王昕儀

(吉林建筑大學市政與環(huán)境工程學院，長春 吉林 130118)

1 微塑料

塑料制品的產(chǎn)生為我們的生活帶來了極大的便利，據(jù)2018年最新數(shù)據(jù)報告顯示，全球塑料年產(chǎn)量約為3.5億t，我國塑料產(chǎn)量占全球之首，高達29.4[1]，生產(chǎn)和生活中大量使用的塑料制品不可避免地進入水環(huán)境中，所謂微塑料，就是這些塑料制品沒有完全分解，而是分解成直徑≤5mm的顆粒物，這種顆粒物就被學者們稱為微塑料顆粒物[2]。有關(guān)研究表明，微塑料污染可能在全世界淡水環(huán)境中普遍存在，其在淡水水體、沉積物和淡水生物中均有賦存，中國內(nèi)陸淡水環(huán)境中微塑料的污染可能尤為嚴重。

1.1 微塑料的分類及形態(tài)

微塑料一般分為初級微塑料和次生微塑料。初級微塑料主要存在于個人護理品中，所以這些微塑料會隨沖洗過程經(jīng)排水系統(tǒng)進入廢水處理流域系統(tǒng)；次生微塑料按照來源主要包括大塊塑料的破碎和衣服纖維的斷裂。微塑料的形態(tài)有球形、纖維狀和鱗片狀等，因此其顏色也與塑料制品相似，具有紅黃藍黑等顏色。

1.2 微塑料的來源

淡水環(huán)境中的微塑料主要是外界輸入，具體污染源包括污水處理廠的尾水排放、水環(huán)境中塑料垃圾的風化降解以及水土流失或地表徑流形成的陸源輸入等。例如，ZHANG等[3]研究了三峽庫區(qū)典型支流香溪河的微塑料污染分布及特征，發(fā)現(xiàn)其微塑料含量為0.055～34.2個/m2，遠高于瑞士河(0.011～0.22個/m2)，這可能與河流周邊的人類活動以及水體排放等有關(guān)。Horton et al.指出陸源微塑料會通過地表徑流進入河流和湖泊，該研究團隊對英國泰晤士河流域進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)雨水管道排水口下游的沉積物中出現(xiàn)了大粒徑(1～4mm)微塑料的大量賦存，最高豐度達到了 660 ind·kg-1[4]。這些實驗結(jié)果都說明了淡水資源中的微塑料顆粒物主要的來源是外界輸入，而在這些因素中，管道廢水排放是主導因素。

1.3 微塑料在水體中存在形式以及存在情況

微塑料受各種環(huán)境作用力形狀多不規(guī)則、表面凹凸不平且多有裂縫，微塑料顆粒物經(jīng)常附著原油、鐵氧化物、有機污染物、細菌甚至病毒等物[5]。位于長江中上游的三峽香溪河回水區(qū)的沉積物中，微塑料的豐度達到 80～864 ind·m-2，該地區(qū)沉積物中微塑料的空間分布與水體分布并不一致，而這一現(xiàn)象與當?shù)氐乃l件有一定的相關(guān)性，沉積物中的微塑料豐度一般在流速較低的河段較高[4]。盡管在研究中發(fā)現(xiàn)中國的淡水資源中微塑料的豐度相對較大，但以世界水平來講，其余國家也有所發(fā)現(xiàn)，例如Murphy[6]等人對蘇格蘭格拉斯哥某大型二級污水處理廠(日處理量 260954m3)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然尾水中微塑料的最終去除率高達 98.41%，但每天仍有約 6.5×107個微塑料顆粒被排入受納水體。

2 微塑料自身性質(zhì)及毒性效應

環(huán)境中的微塑料顆粒小具有疏水性等特性，因而可以成為持久性有機污染物等有毒有害化學物質(zhì)的載體。Fries等人發(fā)現(xiàn)了微塑料表面分布著納米TiO2顆粒[7]，可為微生物或重金屬提供吸附點，將毒性釋放在生物體內(nèi)。Avio等[8]評估了污染物從微塑料轉(zhuǎn)移到海洋貝類的生物利用度及其毒物學風險，發(fā)現(xiàn)微塑料產(chǎn)生的細胞學效應主要包括免疫學反應的改變、神經(jīng)毒性反應以及基因毒性反應等。微塑料的富集作用會引起生物分子學、組織學、細胞學以及行為學等的改變，甚至可能損害免疫細胞，且粒徑越小微塑料的穿透能力越強，推測納米級微塑料可穿過胎盤(血腦屏障)進入生物的胃(肺臟器)[9]。

3 采樣方式及定性定量方法

水樣主要采集方式是拖網(wǎng)式采樣，但由于每層水含微塑料含量不同，因此采用的采樣裝置不同。沉積物樣品常見的采樣工具有不銹鋼勺、不銹鋼鏟、箱式采樣器等。生物樣品的采集主要為浮游類采樣法和大型生物采樣法[10]。對環(huán)境中微塑料目前常用的定性定量方法主要有目視法、顯微鏡法、拉曼光譜分析法、紅外光譜分析法、差示掃描量熱法(DSC)、熱分解氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(Pyro-GC/MS)等。這些方法受儀器分析方式的限制都各自存在優(yōu)缺點，針對不同粒徑的微塑料樣品及最終樣品回收狀態(tài)需要來選擇相對合理的分析方法，是確?？茖W獲得實驗結(jié)果的重要方面。

4 對未來的展望

微塑料污染已成為世界環(huán)境領(lǐng)域研究熱點。目前我國對于微塑料的研究多針對海洋流域，對城市內(nèi)流河研究較少。對于微塑料高效分離鑒定方法尚缺少統(tǒng)一標準，對于微塑料及其復合體聯(lián)合毒性的機制研究尚未解析。因此，需要深入探究合理高效的采樣分離檢測方法，從微塑料及其復合體的聯(lián)合毒性入手，解析河流水體微塑料的環(huán)境行為，為評價水生態(tài)環(huán)境風險提供技術(shù)支撐。