環(huán)境中微塑料的研究進(jìn)展

劉偉 任夢(mèng)雨 段慧芳 邱永福

(東莞理工學(xué)院 生態(tài)環(huán)境與建筑工程學(xué)院，廣東東莞 523808)

2019年，全球塑料產(chǎn)量為3.61億噸[1]，并且自20世紀(jì)50年代以來(lái)，已有79%的廢棄塑料被填埋或者進(jìn)入自然環(huán)境中[2]，塑料產(chǎn)量的增加加劇了對(duì)環(huán)境的污染。然而在新冠肺炎全球大流行的沖擊下，含有塑料膜的一次性醫(yī)用口罩需求量空前巨大，2020年3月，世衛(wèi)組織估計(jì)世界每月需要8 900萬(wàn)個(gè)醫(yī)用口罩來(lái)應(yīng)對(duì)新冠肺炎。而且因?yàn)橐咔榈南拗?，外賣(mài)的一次性塑料產(chǎn)品(如塑料袋、餐盒、塑料瓶等)隨之增加，一次性口罩和外賣(mài)餐盒的不當(dāng)處理給環(huán)境造成了巨大壓力。塑料垃圾通過(guò)物理化學(xué)和生物過(guò)程被分解成小的塑料顆粒，并不斷擴(kuò)散到環(huán)境中，產(chǎn)生了新的塑料污染——“微塑料”，引起了專(zhuān)家學(xué)者的廣泛關(guān)注。

Thompson教授在2004年首次將“微塑料”定義為粒徑小于5 mm的塑料[3]。現(xiàn)在，學(xué)者又將微塑料劃分為微米塑料和納米塑料(≤100 nm)[4]。微塑料按來(lái)源分為初級(jí)微塑料和次級(jí)微塑料[5]。初級(jí)微塑料是指人們有目的生產(chǎn)的塑料微粒，比如化妝品中去角質(zhì)的塑料微珠、工業(yè)原料的塑料顆粒和樹(shù)脂顆粒等。而次級(jí)微塑料指機(jī)械分解、光解、熱分解和生物降解到環(huán)境中的塑料微粒。比如塑料袋老化分解、橡膠輪胎磨損[6]等產(chǎn)生的微塑料。按形態(tài)學(xué)的不同分為規(guī)則型和不規(guī)則型微塑料。規(guī)則型微塑料是在一個(gè)軸上對(duì)稱(chēng)的微塑料，不規(guī)則型微塑料又分為塊狀(三維微塑料)、薄膜(二維微塑料)和纖維(一維微塑料)[7]。微塑料的數(shù)量在人們生活環(huán)境中正以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，常見(jiàn)的微塑料包括聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

由于微塑料比表面積大，是污染物良好的載體[8]，微塑料及所攜帶污染物對(duì)生物體有毒害作用。微塑料還可能攜帶一些致病菌，如弧菌屬[9]和沙門(mén)氏氣單胞菌[10]等，危害人體健康。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并去除微塑料具有重要研究意義，本文較為系統(tǒng)的闡述了微塑料在環(huán)境中的存在、危害、檢測(cè)技術(shù)和去除技術(shù)，并對(duì)未來(lái)微塑料的研究做出展望，以便為此后微塑料的研究提供參考，增加對(duì)微塑料的了解。

1 微塑料的存在范圍

微塑料作為環(huán)境中的新型污染物，廣泛存在于土壤、大氣、水體中，具有其他污染物不具備的持久性、不易分解性等特點(diǎn)，能在自然環(huán)境中循環(huán)累積。

1.1 土壤

近些年土壤中的微塑料也是科研人員關(guān)注的一個(gè)話題。農(nóng)業(yè)塑料薄膜處置不當(dāng)可能導(dǎo)致微塑料的積累，在新疆覆蓋了30年塑料薄膜和哈爾濱市郊區(qū)的農(nóng)業(yè)土壤中分別發(fā)現(xiàn)40.35 mg/kg和107粒/kg微塑料，隨著地膜覆蓋面積的增加，微塑料的濃度也會(huì)顯著增加[11]。另外，污水灌溉和堆肥是土壤中微塑料的主要來(lái)源，其中污水中微塑料的主要種類(lèi)是聚乙烯、聚酯和聚丙烯，作為堆肥原料的禽畜糞便中，以彩色碎片和纖維狀的聚丙烯和聚乙烯為主，污水灌溉和糞便堆肥也會(huì)導(dǎo)致微塑料纖維積累[12]。不僅如此，空氣中微塑料的沉降[13]、垃圾填埋場(chǎng)中塑料的分解[14]、進(jìn)口電子垃圾浸透液[15]以及垃圾焚燒后的微塑料殘留[16]等都是土壤微塑料累積的途經(jīng)。微塑料與它們吸收的污染物的結(jié)合和相互作用會(huì)影響土壤的健康和功能，甚至?xí)绊懯澄镦溕系倪w移[11]。

1.2 大氣

微塑料是目前全球范圍內(nèi)備受關(guān)注的主要大氣污染物之一?？蒲腥藛T在世界第三極青藏高原冰川中發(fā)現(xiàn)了微塑料和人造纖維[17]，在具有嚴(yán)格環(huán)境保護(hù)措施的南極特別保護(hù)區(qū)(ASPA利文斯頓島拜爾斯半島)的溪流中也發(fā)現(xiàn)了微塑料[18]，說(shuō)明微塑料能被風(fēng)攜帶并擴(kuò)散到自然環(huán)境，增加了這些持久性塑料顆粒被人類(lèi)吸入并轉(zhuǎn)移到肺部的風(fēng)險(xiǎn)[19]。

空氣中的微塑料可分為室內(nèi)微塑料和室外微塑料。在室內(nèi)環(huán)境，空氣中的微塑料尺寸在50～250 μm之間[20]，室內(nèi)環(huán)境的纖維物質(zhì)中67%是天然物質(zhì)，33%是化工合成材料。塑料顆粒主要來(lái)自衣服和家居用品，洗衣時(shí)的衣物磨損和陽(yáng)光下衣物的晾曬氧化是大氣中懸浮微塑料的主要來(lái)源[4]。在室外環(huán)境，汽車(chē)行駛過(guò)程將公路上磨損的橡膠輪胎微塑料釋放到紊流空氣中是室外微塑料的主要來(lái)源[5]，liu等[21]在上海市區(qū)檢測(cè)出了0.36～4.03粒/m3的微塑料，預(yù)估上海居民每天大約吸收21粒微塑料。垃圾焚燒通常被認(rèn)為是消除塑料廢物的重要途徑，然而，城市垃圾并不會(huì)被完全焚燒，在底灰中仍有微塑料和其他二次污染物殘留，轉(zhuǎn)運(yùn)途中會(huì)將微塑料釋放到空氣中[16]。

1.3 水

微塑料是河流和沿海水域中普遍存在的污染物，也是全球水環(huán)境中普遍存在的污染物[22]。污水處理廠是自來(lái)水中微塑料的主要來(lái)源[23]，個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和其他不同來(lái)源的微塑料直接與城市污水結(jié)合，再經(jīng)污水廠處理，有64%～99%的微塑料顆?？梢员蝗コ齕24]，然而微塑料可以通過(guò)與消毒劑發(fā)生反應(yīng)來(lái)降低其周?chē)緞┑臐舛龋Ｗo(hù)富集在微塑料表面的微生物，導(dǎo)致飲用水中的細(xì)菌數(shù)量增加[25]。Kosuth等[26]檢測(cè)了來(lái)自全球范圍的159個(gè)自來(lái)水樣品，有81%都含有微塑料，其濃度為0～61粒/L。Schymanski等[27]在德國(guó)雜貨店的瓶裝水檢測(cè)到0～253 粒/L的微塑料顆粒。目前有很多關(guān)于海洋微塑料污染和海底沉積物中微塑料的研究，為了確定海水微塑性污染水平，學(xué)者們對(duì)熱帶東部太平洋[28]、南大西洋[29]、中國(guó)龍角灣海水[30]、大西洋西南部瓜拉帕里群島[31]等地區(qū)的海水、魚(yú)類(lèi)和底部沉積物進(jìn)行了研究，均發(fā)現(xiàn)不同比例的微塑料、人造纖維等。然而塑料微粒在較低營(yíng)養(yǎng)水平中的積累會(huì)導(dǎo)致海洋食品網(wǎng)中的多米諾效應(yīng)，最終影響人類(lèi)。

2 微塑料的危害

2.1 對(duì)動(dòng)植物的危害

人們進(jìn)行微塑料對(duì)動(dòng)植物的影響研究，發(fā)現(xiàn)微塑料對(duì)動(dòng)植物會(huì)產(chǎn)生多種實(shí)質(zhì)性的危害。2019年Machado等[32]研究了微塑料對(duì)土壤和大蔥影響，微塑料會(huì)改變土壤的容重、結(jié)構(gòu)等物理參數(shù)，從而改變水分動(dòng)態(tài)和微生物活性，影響植物生長(zhǎng)。2021年，wang等[33]將蜜蜂暴露于粒徑25 μm的球形聚苯乙烯微塑料中，結(jié)果顯示其腸道菌群的多樣性顯著下降、腸道核心微生物種群結(jié)構(gòu)明顯改變和影響腸道免疫、氧化應(yīng)激等基因的表達(dá)，驗(yàn)證了聚苯乙烯微塑料對(duì)蜜蜂具有亞致死作用。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，大西洋魚(yú)類(lèi)[34]、渤海商業(yè)魚(yú)類(lèi)[35]、海洋青鳉[36]、金魚(yú)[37]、蚯蚓[38]、大型水蚤[39]、斑點(diǎn)海豹幼崽[40]、鳥(niǎo)類(lèi)等暴露在微塑料中會(huì)造成各種影響，如肝臟微塑料暴露后的代謝紊亂、腸道損傷、堵塞腸道、繁殖和種群數(shù)量下降等。

2.2 對(duì)人體的危害

由于微塑料體積小，容易游離在空氣中，能通過(guò)呼吸進(jìn)入人體內(nèi)，而且洗護(hù)用品中的塑料微珠也存在通過(guò)人體皮膚進(jìn)入體內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)[41]。粒徑≤10 μm時(shí)幾乎能夠滲透所有器官，甚至穿過(guò)細(xì)胞膜、腎臟[42]，并通過(guò)氧化應(yīng)激[43]、炎癥反應(yīng)或免疫抑制等機(jī)制引起機(jī)體損害。從人體免疫機(jī)理來(lái)看，微塑料進(jìn)入人體后，會(huì)被吞噬細(xì)胞識(shí)別為外來(lái)入侵物，可能會(huì)引起免疫反應(yīng)，使人體產(chǎn)生不適。

以往的研究通常認(rèn)為微塑料通過(guò)飲食進(jìn)入人體，會(huì)直接從腸道被排除體外，不會(huì)被人體所吸收。然而2018年，在維也納舉行的歐洲聯(lián)合胃腸病學(xué)周發(fā)布會(huì)上首次確認(rèn)人體被微塑料污染。研究表明人體內(nèi)存在多達(dá)9種不同種類(lèi)的微塑料[44]。Alessandro 等[45]利用拉曼光譜儀分析了6個(gè)人體胎盤(pán)，在4個(gè)胎盤(pán)中發(fā)現(xiàn)了12個(gè)球形和不規(guī)則形狀的微塑料，大小在5～10 μm之間。在這12個(gè)微塑料碎片中，3個(gè)是聚丙烯，其它9種成分還不能確定，但是都含有毒性更大的無(wú)機(jī)或者有機(jī)染料成分。

Li等[46]研究表明嬰兒的奶瓶也會(huì)持續(xù)釋放微塑料。他們對(duì)聚丙烯嬰兒奶瓶進(jìn)行了21 d的微塑料釋放試驗(yàn)，結(jié)果顯示釋放微塑料的價(jià)值高達(dá)1 620萬(wàn)顆粒每升，驗(yàn)證了嬰兒存在微塑料暴露風(fēng)險(xiǎn)。Ali Karami等[47]針對(duì)8個(gè)不同國(guó)家的17個(gè)鹽品牌，利用微拉曼光譜對(duì)其聚合物組成進(jìn)行了鑒定，得出94.12%的食鹽品牌存在微塑料，而且其含量在1～10 MPs/Kg之間。2020年11月，來(lái)自印度的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，一次性紙杯中裝上熱飲，在15 min內(nèi)會(huì)向飲料中釋放大約2.5萬(wàn)個(gè)微米大小的微塑料微粒[48]。Laura M等[49]指出在95 ℃下浸泡一個(gè)塑料茶袋，大約能釋放116億個(gè)微塑料和31億個(gè)納米塑料。實(shí)驗(yàn)室研究表明人們所處環(huán)境往往暴露在微塑料之中，而我們?nèi)庋鄄⒉荒軐?duì)它有效觀測(cè)，不僅如此微塑料還能通過(guò)呼吸、皮膚接觸以及飲食進(jìn)入人體內(nèi)，對(duì)人體造成不良影響，圖1概括了微塑料從自然環(huán)境不斷向人體富集的路徑和傳遞的方向。

圖1 微塑料向人體的傳遞

3 微塑料的檢測(cè)分析

對(duì)微塑料進(jìn)行檢測(cè)分析，評(píng)估其對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的毒性影響，通常要經(jīng)過(guò)采樣、提取、分離、鑒定和量化(或分類(lèi))幾個(gè)步驟。在鑒定和量化過(guò)程，我們需要借助一些分析儀器來(lái)輔助我們進(jìn)行觀察和分析。我們對(duì)常見(jiàn)的微塑料檢測(cè)分析方法進(jìn)行了分類(lèi)與總結(jié)，如圖2所示。

圖2 微塑料的檢測(cè)方法

3.1 目測(cè)法

由于微塑料是定義為粒徑≤5 mm的塑料顆粒，人眼能直接觀察到一些較大的(1 mm～5 mm)微塑料顆粒。針對(duì)再小一點(diǎn)的塑料顆粒，可以使用顯微鏡法進(jìn)行觀察，常用的有立體顯微鏡、掃描電子顯微鏡、熒光顯微鏡等?？梢詫?duì)微塑料的形狀、大小、顏色等進(jìn)行觀察和分類(lèi)。但是這類(lèi)觀測(cè)方法有很大的局限性，對(duì)體積較小以及一些透明無(wú)色的微塑料難以有效觀測(cè)和識(shí)別，包括沉積物樣品中的生物物質(zhì)會(huì)影響顯微鏡對(duì)微塑料的觀察，而且不能對(duì)微塑料進(jìn)行定性定量的研究，此類(lèi)方法常用于類(lèi)似塑料顆粒的篩選。由于顯微鏡法觀察是人眼選擇，需要操作人員經(jīng)驗(yàn)豐富，且具有強(qiáng)烈的主觀意識(shí)，所以所得到的結(jié)果具有較大的偏差。

尼羅紅是一種親脂性染色染料，對(duì)微塑料的染色表現(xiàn)好，是一種客觀視覺(jué)識(shí)別的方法，能有效清除視覺(jué)表征帶來(lái)的主觀性偏差，但是尼羅紅染色必須先去除適當(dāng)?shù)奶烊挥袡C(jī)物才能產(chǎn)生可靠的結(jié)果，去除有機(jī)物后，在470 nm下表現(xiàn)熒光，可以結(jié)合微塑料的三維形狀、邊緣特征等表面特性對(duì)大于2 μm的微塑料進(jìn)行定量[50]。

3.2 光譜法

尼羅紅染色和熒光檢測(cè)已被用于快速檢測(cè)微塑料，但聚合物類(lèi)型分析仍需要光譜技術(shù)，例如傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜等。這些技術(shù)是非破壞性的，只需要較少的樣品，便能對(duì)照數(shù)據(jù)庫(kù)得到信息，但是它們通常需要在每個(gè)顆粒位置收集光譜，導(dǎo)致分析時(shí)間較長(zhǎng)[51]。

3.2.1 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)

FTIR可用于鑒定聚合物表面的官能團(tuán)和分子組成。通過(guò)紅外光將物質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵能激發(fā)(如C=C、C=O等)，使這一過(guò)程所特有的光透過(guò)率降低，得到不同的光譜，這些光譜代表了該物質(zhì)的指紋，對(duì)應(yīng)圖庫(kù)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)光譜可以準(zhǔn)確識(shí)別未知物質(zhì)，但是必須單獨(dú)測(cè)量每個(gè)顆粒(一個(gè)顆粒約2～3 min)，所以FTIR的測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，而且小于10 μm的顆粒很難用FTIR測(cè)量，需要通過(guò)與其它技術(shù)聯(lián)用來(lái)識(shí)別，值得注意的是FTIR不能在有水的情況下進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)樗墓庾V將覆蓋目標(biāo)光譜[52]。

Primpke等[53]基于布魯克的OPUS軟件，用Python和Simple ITK圖像處理模塊進(jìn)行圖像分析，開(kāi)發(fā)了一個(gè)具有新分析通道的微傅立葉變換紅外(μFTIR)顯微鏡成像技術(shù)，降低了傅立葉變換紅外成像及數(shù)據(jù)分析的時(shí)間，并提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.2.2 拉曼光譜

拉曼是一種光散射技術(shù)，是基于光和材料相互作用而產(chǎn)生的。相比紅外光譜儀，水分的存在不會(huì)影響拉曼檢測(cè)結(jié)果，拉曼具有更好的尺寸分辨率和更寬的光譜覆蓋范圍，可以檢測(cè)粒徑低至1 μm的顆粒，廣泛應(yīng)用于微塑料的檢測(cè)。但是由于拉曼方法的信噪比較低，易受雜質(zhì)的熒光干擾，需對(duì)樣品進(jìn)行凈化處理，背底的平整度對(duì)檢測(cè)結(jié)果也產(chǎn)生影響。另外，使用激光作為光源，可能導(dǎo)致樣品加熱，聚合物降解。目前實(shí)現(xiàn)拉曼檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化、縮短檢測(cè)時(shí)間仍是該技術(shù)進(jìn)步的空間。

3.2.3 高光譜成像技術(shù)

高光譜成像也被稱(chēng)為化學(xué)圖像，是從不同空間位置獲取樣品在寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜信息，產(chǎn)生“假彩色”圖像[54]。在近紅外波長(zhǎng)(900～1 700 nm)上采集光譜，采樣分辨率為2.5 nm，由于塑料碳?xì)滏I(C—H)的泛音振動(dòng)在近紅外(NIR)波長(zhǎng)范圍內(nèi)顯示出特定的光譜反射特性，具有量化不同聚合物類(lèi)型的潛力[55]。而且高光譜成像可以同時(shí)分析整個(gè)樣品組的空間解析化學(xué)信息，能消除了人們對(duì)樣品的主觀偏差[54]。通常高光譜成像不需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，能準(zhǔn)確快速的檢測(cè)出表層水、沉積物、土壤等中的微塑料。

3.3 能譜法

x射線光電子能譜(XPS)是用x射線照射樣品，使樣品的原子或分子內(nèi)層電子或外層電子被激發(fā)，脫離原子核的束縛，成自由光電子，XPS是由光束的形式照射到樣品，對(duì)樣品的破壞性較小。能夠測(cè)得內(nèi)電子束縛能力和化學(xué)位移。常作為樣品的定性分析，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出化合物的元素組成、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)及其表面元素的價(jià)態(tài)。同時(shí)也能半定量分析樣品，由特征峰峰面積便可測(cè)出微塑料在樣品中的濃度。

3.4 色譜法

此外，為了獲得整體信息，這些基于振動(dòng)或色散的光譜儀必須與其他技術(shù)相結(jié)合，常見(jiàn)的有氣相色譜、液相色譜與質(zhì)譜儀的聯(lián)用等。氣相色譜和液相色譜都包括進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、分析系統(tǒng)，樣品(或氣化后的樣品)通過(guò)進(jìn)樣器進(jìn)入流動(dòng)相后再隨著流動(dòng)相載入固定相(色譜柱)，由于樣品各組分的沸點(diǎn)、溶解度、分配比等的不同，在兩相中的流動(dòng)速度不同，通過(guò)不斷的吸附-解吸最終得到分離，再進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。色譜法是常用的微塑料輔助檢測(cè)手段之一。

3.5 熱分析法

熱分析法的基礎(chǔ)是根據(jù)聚合物的降解產(chǎn)物對(duì)其進(jìn)行鑒定，是一種破壞性方法，這種方法可以根據(jù)聚合物的熱穩(wěn)定性測(cè)量其物理和化學(xué)性質(zhì)的變化。熱分析技術(shù)包括裂解氣相色譜-質(zhì)譜法(Py-GC-MS)、熱重法(TGA)、熱重-質(zhì)譜法(TGA-MS)、熱解吸氣相色譜-質(zhì)譜法(TGA-TD-GC-MS)、熱重-差示掃描量熱法(TGA-DSC)和差示掃描量熱法(DSC)等。熱分析方法的發(fā)展是表征低溶解度MPs和難于溶解、提取或水解的添加劑的關(guān)鍵。在MPs表征方面，熱分析技術(shù)顯示出許多優(yōu)點(diǎn)，樣品通常不需要任何預(yù)處理分析，與傳統(tǒng)的溶劑萃取方法相比，減少了分析時(shí)間和成本[51]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熱萃取-解吸氣相色譜-質(zhì)譜法(TED-GC/MS)法最適合于基體未知、微塑料種類(lèi)和含量未知的樣品；熱重-傅立葉變換紅外光譜(TGA-FTIR)適用于基體已知、微塑料種類(lèi)確定的樣品；熱重-質(zhì)譜聯(lián)用(TGA-MS)為PVC顆粒的提供了一種檢測(cè)方案；微型燃燒量熱計(jì)(MCC)可以作為一種快速簡(jiǎn)單的篩選方法，用于在未知樣品中識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)聚合物的潛在微塑料[56]。

微塑料分析方法還處于研究階段，世界范圍內(nèi)還沒(méi)有一套系統(tǒng)的對(duì)微塑料的檢測(cè)方法。目前需要結(jié)合兩種或兩種以上的分析技術(shù)從復(fù)雜的環(huán)境基質(zhì)中識(shí)別各種微塑料。在微塑料分析方面，裂解-氣相色譜-質(zhì)譜法(Py-GC-MS)、Py-MS法、拉曼光譜法和FTIR光譜法等都能方便準(zhǔn)確的對(duì)微塑料鑒定和定量[1]。

4 微塑料的去除方法

微塑料具有粒徑小，降解能力弱的特點(diǎn)，綜合微塑料的危害，研究學(xué)者認(rèn)為微塑料是一種潛在持久性的有機(jī)污染物，微塑料的去除技術(shù)是一個(gè)很重要的課題。

按去除過(guò)程分為富集和降解，富集通常指物理方法和生物方法，通過(guò)吸附、過(guò)濾等將微塑料聚集起來(lái)再去除；降解主要通過(guò)生物方法和化學(xué)方法，將聚合物降解成環(huán)境友好物質(zhì)。按去除方法分為傳統(tǒng)去除方法、常規(guī)去除方法和新型去除方法，如圖3所示。

圖3 微塑料的去除方法

4.1 傳統(tǒng)去除方法

微塑料在環(huán)境中不易降解，對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的危害較大。傳統(tǒng)的塑料處理方法主要包括焚燒和填埋。廢物焚燒是農(nóng)村垃圾處理最普遍的方式，也是城鎮(zhèn)垃圾回收利用的方式之一。通常，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為焚燒垃圾可以徹底去除塑料，最終以二氧化碳、水和礦物質(zhì)排掉。然而，研究表明塑料和微塑料仍然存在于底灰中，并可能通過(guò)其再利用或傾倒被運(yùn)輸?shù)江h(huán)境中[57]。填埋是一種在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的廢物處理策略，大量塑料被埋在垃圾填埋場(chǎng)，據(jù)估計(jì)儲(chǔ)存了全球塑料廢物產(chǎn)量的21%～42%，然而塑料破碎成微塑料，小的塑料碎片會(huì)通過(guò)瀝濾液的排放滲入地下水和附近的土壤[58]。

4.2 常規(guī)去除方法

泡沫浮選是基于微塑料的內(nèi)在疏水性，通過(guò)疏水表面上的氣泡附著在水環(huán)境中除去微塑料。實(shí)驗(yàn)表明，泡沫浮選對(duì)去除密度更高、粒度更大、濃度更低的微塑料效果更好，由于泡沫浮選簡(jiǎn)單且可以連續(xù)運(yùn)作，在多流系統(tǒng)中具有潛力[62]。膜生物反應(yīng)器技術(shù)(MBR)是一種處理城市和工業(yè)廢水的成熟工藝，在污水處理廠中對(duì)微塑料有很高的去除效率；快速砂濾(RSF)是污水處理廠的一種三級(jí)處理方法，也用于廢水中微塑料的去除[63]。與使用臭氧作為強(qiáng)氧化劑或膜過(guò)濾相比，RSF去除微塑料的速率最小。

水處理工藝是微塑料去除中最常規(guī)的去除工藝，在水處理工藝中許多成熟的工藝流程都能對(duì)微塑料有很好的去除效果。其中包括混凝法、浮選法、膜生物反應(yīng)技術(shù)、快速砂濾、活性污泥法、好氧消化、厭氧消化、酸堿法等。

4.3 新型去除方法

4.3.1 物理法

物理方法因?yàn)楣に嚭?jiǎn)單、成本低和可工業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用最廣泛的去除微塑料方法。其中包含一些新型的去除手段，新型去除方法包括磁選法、納米吸附法、活性炭吸附、表面功能化材料等。

Marcus Halik等[64]開(kāi)發(fā)了核殼型超順磁性氧化鐵納米顆粒(SPIONs)，可以吸引微納米塑料并將其粘合到較大的團(tuán)聚體上，然后施加外部磁場(chǎng)可在10 min內(nèi)從水中除去微塑料。Sofiah Hamzah等[65]對(duì)鐵磁流體進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油合成的鐵磁流體具有完全混合碳?xì)浠衔锏姆€(wěn)定性能，對(duì)微塑料的去除效率最高，而且磁流體中加入的磁鐵礦粉越多，磁場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，釹磁體對(duì)微塑料的提取效率越高。

表面改性是通過(guò)賦予超疏水性和超親油性，從而改變微塑料或固體材料的潤(rùn)濕性，來(lái)提高微塑料的分離選擇性[66]。利用表面改性纖維去除水樣中聚合物納米顆粒，可以在30 min內(nèi)獲得大于98%的聚合物納米粒子[67]。Wang等[68]研究生物炭對(duì)微塑料有較好的去除和固定化能力，因?yàn)榇罅糠涓C狀結(jié)構(gòu)和薄片的存在，在500 ℃下產(chǎn)生的玉米秸稈生物炭和硬木生物炭過(guò)濾器對(duì)粒徑為10 μm的微塑料球具有顯著的去除和固定化能力(95%以上)。

物理方法是污水處理廠去除微塑料的應(yīng)用最廣泛的工藝，但是物理法只能捕集過(guò)濾出微塑料，不能徹底分解去除微塑料，徹底去除微塑料仍需與其他化學(xué)法與生物法聯(lián)用，多種方法耦合是今后研究微塑料去除具有前景的方向之一。

4.3.2 生物法

目前研究人員已經(jīng)確定了部分具有降解微塑料能力的細(xì)菌種類(lèi)，例如銅綠假單胞菌可以降解聚苯乙烯和聚乙烯[69]，但是對(duì)不同的塑料降解效率不同。Felice Quartinello等[70]發(fā)現(xiàn)，奶牛瘤胃的微生物群落產(chǎn)生的酶可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，使其中的細(xì)菌可以消化某些類(lèi)型的人造聚酯塑料，包括無(wú)處不在的PET。

生物降解策略能從根本解決微塑料的污染[71]，但是特異性微生物培養(yǎng)困難，研發(fā)周期長(zhǎng)，而且降解微塑料的時(shí)間周期長(zhǎng)，然而可持續(xù)的生物聚集工藝，可以快速捕獲微塑料，使其更容易從環(huán)境中移除。Sylvia等[72]設(shè)計(jì)了一種具有“捕獲-釋放機(jī)制”的細(xì)菌生物膜，生物膜產(chǎn)生的粘性胞外聚合物(EPS)可以引起微塑料的生物聚集，以便于分離，然后誘導(dǎo)型生物膜擴(kuò)散，釋放捕獲的微塑料，用于下游資源回收。

隨著人們對(duì)微塑料的重視程度增加，如何根本去除微塑料是研究的首要問(wèn)題，由于微生物對(duì)微塑料的準(zhǔn)確捕集和分解能力，隨著對(duì)微生物的馴化、基因改良的不斷發(fā)展，生物法對(duì)微塑料的去除具有潛在應(yīng)用前景。

4.3.3 化學(xué)法

化學(xué)方法能夠徹底分解微塑料，其分解速度比生物法快，具有不錯(cuò)的發(fā)展?jié)摿?，但是化學(xué)技術(shù)處理微塑料的過(guò)程通常會(huì)投入一定量的化學(xué)試劑，如混凝劑和催化劑等，會(huì)有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 檢測(cè)方法

微塑料檢測(cè)方法雖然多，但尚未形成一套標(biāo)準(zhǔn)化的，能普遍適用的檢測(cè)方法，目前亟需建立統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法，對(duì)環(huán)境中微塑料進(jìn)行更為完整的評(píng)估，建議制定一套微塑料的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。并研發(fā)一套專(zhuān)用于微塑料檢測(cè)的小型儀器，讓微塑料可視化。

5.2 去除技術(shù)

生物處理技術(shù)通常是最安全環(huán)保的方法，微生物的小和微塑料的小形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的作用，對(duì)微生物進(jìn)行基因工程和馴化來(lái)改良基因，使微生物特異性分解微塑料是未來(lái)應(yīng)對(duì)塑料危機(jī)具有潛在前景的方法之一。

針對(duì)水處理工藝，部分微塑料體積很小，國(guó)內(nèi)的污水廠通常沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的微塑料去除裝置，盡管為了更高的微塑料去除效率，對(duì)廢水處理技術(shù)或過(guò)濾系統(tǒng)的組合進(jìn)行了創(chuàng)新，但是該方法昂貴并且需要高維護(hù)成本，微塑料在水處理工藝中如何經(jīng)濟(jì)有效的去除是值得我們關(guān)心的一方面。在水質(zhì)檢測(cè)過(guò)程中，可以將微塑料作為檢測(cè)指標(biāo)之一，避免飲用水中存在微塑料的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

5.3 規(guī)范塑料制品及塑料垃圾的管理制度

由于塑料制品，應(yīng)用廣泛，管控困難，建議出臺(tái)地方政策來(lái)規(guī)范塑料制品的使用和回收。印度將塑料袋溶于瀝青制成改性瀝青，不僅處理了塑料垃圾，還使路面的抗性更強(qiáng)。建立綠色有價(jià)值回收利用塑料垃圾的辦法,同時(shí)一次性塑料產(chǎn)品替代物的研發(fā)需要加快進(jìn)程，只有從源頭解決，微塑料對(duì)我們的影響才會(huì)迎來(lái)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。