海洋生物微塑料檢測(cè)方法及污染現(xiàn)狀研究進(jìn)展

李娟，季超，張芹，汪星宇，伍志強(qiáng)，解玉鑫，李嘉晴，張皓森，臧桐宇，鄭文杰*

（1.天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津 300387；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650201）

海洋垃圾的60%～80%是由塑料組成[1]，這些塑料碎片經(jīng)過(guò)海洋環(huán)境中的物理、化學(xué)及生物降解作用會(huì)分解成幾毫米左右的微小塑料顆粒[2]，粒徑小于5 mm的塑料微粒被定義為微塑料。微塑料的來(lái)源廣泛多樣，且與人類生活息息相關(guān)，微塑料主要來(lái)源于個(gè)人化妝品和家用百貨中的小型塑料顆粒[3]，塑料加工業(yè)使用的原料顆粒[4]以及其他塑料垃圾破碎、分解形成的塑料微粒[5]。微塑料體積小、降解速度慢、吸附性強(qiáng)，易成為有機(jī)污染物和重金屬污染物的良好載體在環(huán)境中流動(dòng)，從而產(chǎn)生持續(xù)性的危害。微塑料廣泛存在于各個(gè)領(lǐng)域，伴隨著各種生態(tài)系統(tǒng)的變化不停地遷移，包括大氣循環(huán)、水體流動(dòng)、土壤遷移、食物鏈富集等。已有研究報(bào)道在海洋環(huán)境[6]、土壤環(huán)境[7]、生活用水[8]、食鹽[8]，甚至母體胎盤(pán)[9]中發(fā)現(xiàn)了微塑料，其存在情況不容小覷。海洋是微塑料存在的最大載體，也是其遷移的重要途徑，微塑料已經(jīng)成為一種全球海洋生態(tài)環(huán)境中影響較大的新型污染物之一。1972年，CARPENTER等[10]第一次觀測(cè)到了海洋生態(tài)系統(tǒng)中塑料垃圾污染的情況，之后，海洋微塑料的污染不斷出現(xiàn)。微塑料進(jìn)入海洋生物體后不僅影響海洋生物的正常生長(zhǎng)，還影響物種的繁殖，MASO等[11]研究發(fā)現(xiàn)有害微生物會(huì)附著在塑料碎片上，增加了病原體轉(zhuǎn)移和疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，并且由于食物鏈的傳遞及生物富集作用，海洋生物中的微塑料很容易通過(guò)食物鏈被人體攝入，對(duì)人體健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致許多不良反應(yīng)，如癌癥、免疫力降低、細(xì)胞活動(dòng)受損以及腸道微生物群落被破壞等[12]。WU 等[13]研究發(fā)現(xiàn)不同粒徑的聚苯乙烯對(duì)胃腸道細(xì)胞有不同程度的毒性效應(yīng)。HWANG等[14]通過(guò)研究聚丙烯微塑料對(duì)人源性細(xì)胞的危害，發(fā)現(xiàn)微塑料顆粒與細(xì)胞直接接觸可誘導(dǎo)免疫細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，引起一系列的健康問(wèn)題，但目前還很難評(píng)估微塑料在人體中的存在情況及對(duì)人體的影響。近年來(lái)，隨著海洋生物的捕撈量以及水產(chǎn)養(yǎng)殖供應(yīng)的海產(chǎn)品數(shù)量逐年增大，在這些海洋生物及水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品中檢測(cè)到的任何一個(gè)微塑料顆粒，最終都可能進(jìn)入人類食物鏈，因此不得不考慮微塑料污染對(duì)人類食品安全的影響[15]。微塑料對(duì)海洋環(huán)境的污染狀況對(duì)人類而言是一個(gè)潛在的健康問(wèn)題，從食品安全的角度出發(fā)，研究海洋生物受到微塑料污染的情況至關(guān)重要。

因此，本文從海洋生物體中微塑料的提取方法、組分鑒定方法以及污染情況3 個(gè)方面整理了近13 年來(lái)國(guó)內(nèi)外不同海洋生物微塑料污染情況的研究進(jìn)展，分析了微塑料對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，明確了目前研究中存在的不足，通過(guò)多種檢測(cè)和鑒定方法的比較，為研究海洋生態(tài)系統(tǒng)中微塑料污染現(xiàn)狀提供了線索。

1 海洋生物中微塑料的提取方法

1.1 海洋生物樣品采集及取樣

微塑料粒徑較小，易被水生生物攝取，繼而在其體內(nèi)留存并引發(fā)一系列的病理效應(yīng)[12]。水生生物攝入微塑料的研究在世界范圍內(nèi)已廣泛開(kāi)展，尤其是海洋生物。微塑料生物樣品采集的種類一般包括浮游生物、底棲生物及魚(yú)蝦類，現(xiàn)有研究大多采用拖網(wǎng)的方法采集樣本[16-18]，將采集的樣本放入事先清洗過(guò)的玻璃罐中，用70%的乙醇溶液保存，在該過(guò)程中應(yīng)盡量避免接觸塑料制品，并對(duì)所采集的生物樣品進(jìn)行表面清洗以去除可能的表面污染物。

將采集的樣本帶回實(shí)驗(yàn)室，使用超純水反復(fù)沖洗至表面潔凈，鑒定種類、分析其食性，測(cè)定其體長(zhǎng)及體質(zhì)量后，將各魚(yú)樣解剖，取出消化道（包括腸、胃和食道）及鰓部并測(cè)定鮮質(zhì)量，貝類、甲殼類則可將其軟組織全部取出用于微塑料的鑒定與分析[19-20]，所有樣品于-20 ℃冰箱中冷凍保存待用，該過(guò)程中應(yīng)避免接觸塑料膜等塑料制品，以防二次污染，可選用玻璃、錫箔來(lái)代替[21]。

1.2 微塑料的分離提取

將微塑料顆粒從樣品中分離是微塑料鑒定表征、定量定性分析中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，海洋生物樣品中微塑料的分離方法主要有目視分離法和消解提取法。

1.2.1 目視分離法

對(duì)于粒徑較大的微塑料，一般通過(guò)目測(cè)或者在顯微鏡輔助下挑出，并且根據(jù)其顏色、形狀和大小等特征進(jìn)行分類，從而對(duì)提取出來(lái)的微塑料進(jìn)行分析。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度不高，操作人員的視覺(jué)差異會(huì)使目檢結(jié)果受到影響，同時(shí)，微塑料的顏色、形態(tài)和結(jié)構(gòu)也會(huì)影響準(zhǔn)確率。因此該方法在實(shí)際研究中很少使用。

1.2.2 消解提取法

消解提取法是目前從生物樣品中提取微塑料的常用方法，常見(jiàn)的消解方法有酸消解法、堿消解法、氧化劑消解法及酶解法（表1），分別是使用酸、堿、氧化劑或者酶等對(duì)樣本進(jìn)行組織消解，其優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。

表1 海洋生物中微塑料的消解分離方法Table 1 Separation and digestion methods of microplastics in marine organisms

表2 化學(xué)消解法及其優(yōu)缺點(diǎn)Table 2 Chemical digestion method and its advantages and disadvantages

酸性消解液通常使用的是69%HNO3溶液，其他酸性溶液還有65% HClO4等。SANTANA 等[47]使用69%HNO3溶液在室溫下隔夜消解，煮沸15 min，可以有效消解貽貝組織。但酸消解會(huì)導(dǎo)致部分微塑料熔斷，萃取率較低[23]。常用的堿性消解液是NaOH 溶液和KOH 溶液，MUNNO 等[48]使用10% KOH 消解液對(duì)魚(yú)組織進(jìn)行了提取，提取效率在95%以上。使用10% KOH 消解液進(jìn)行消解具有消解效率高、試劑易獲取并且對(duì)環(huán)境無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，然而KOH 消解法也存在一些問(wèn)題，如消解時(shí)間長(zhǎng)且僅適用于小樣品生物組織。H2O2是一種有效去除有機(jī)物及生物物質(zhì)的氧化劑，15% H2O2對(duì)微塑料的影響較小，不會(huì)使其溶解，且消解過(guò)程所需時(shí)間長(zhǎng)、效率低；30%H2O2溶液對(duì)生物的消解能力強(qiáng)，但會(huì)使微塑料變小變薄，影響微塑料的提取結(jié)果。近年來(lái)出現(xiàn)一種新興的有機(jī)物消解方式，即酶消解，在消解過(guò)程中，將待分離的微塑料樣品與脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶、幾丁質(zhì)酶和纖維素等混合[49]，使蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物等有機(jī)物被去除，隨即微塑料被提取出來(lái)。COLE 等[49]報(bào)道了蛋白水解酶（蛋白酶K）在海洋樣品處理中的應(yīng)用，蛋白酶K 處理樣品對(duì)微塑料的損害較小，提取率高，但是由于酶制劑價(jià)格昂貴，酶消解過(guò)程中需要更多的程序步驟，且消化液較為黏稠以致過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)[31]，故該方法還需優(yōu)化考量。近幾年學(xué)者們?cè)谔崛『Ｑ笪⑺芰系难芯恐薪沂境鲆粋€(gè)現(xiàn)象：越來(lái)越多的研究者開(kāi)始選擇多種消解方法綜合利用的方式進(jìn)行微塑料提取，其中氧化劑和堿綜合使用的提取率更高、適用范圍更廣，得到越來(lái)越多研究者的青睞。

1.3 微塑料萃取與過(guò)濾

待檢測(cè)微塑料樣品的形態(tài)在經(jīng)過(guò)消解后會(huì)發(fā)生極大變化，此時(shí)對(duì)消解后的軟組織溶液進(jìn)行浮選處理，可將微塑料萃取出來(lái)。這是因?yàn)槲⑺芰系拿芏刃。梢耘c溶液中的其他高密度物質(zhì)分離，故密度分離是從沉積物中提取微塑料最廣泛使用的方法。將分離后的液體進(jìn)行過(guò)濾即可得到微塑料顆粒。

1.3.1 微塑料萃取

將樣品與一定密度的液體（通常為飽和鹽溶液）混合，然后攪拌一段時(shí)間后，靜置沉淀混合物。這一過(guò)程可以使微塑料等低密度顆粒漂浮到水面上層，使高密度顆粒下沉到底部，而后從上清液中回收微塑料。微塑料的萃取效果主要與萃取溶液性質(zhì)及濃度、提取次數(shù)、攪拌時(shí)間和提取劑體積有關(guān)。

多種濃度的萃取溶液均可達(dá)到分離的效果，常見(jiàn)的萃取溶液有NaCl[50]、NaBr[51]、ZnBr2[51]、ZnCl2[21]、CaCl2[52]、多鎢酸鈉[53]等。其中，NaCl的使用范圍最廣，因?yàn)樗鼉r(jià)格低廉且對(duì)環(huán)境友好，在實(shí)驗(yàn)室操作過(guò)程中不需要采取特殊的預(yù)防措施[54]，但其對(duì)低密度微塑料的提取效率高，故可能會(huì)低估高密度微塑料的豐度[55]。為了提高微塑料的分離率，可以采用兩步分離法。ABBASI 等[27]采用了兩步密度分離的方法，首先使用NaCl 溶液（1.2 g·cm-3）進(jìn)行預(yù)萃取，再使用NaBr溶液（1.6 g·cm-3）進(jìn)行進(jìn)一步浮選，兩步分離法對(duì)微塑料的提取效率高于一步分離的方法。

提取次數(shù)也會(huì)影響微塑料分離的結(jié)果，BESLEY等[56]觀察到在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行多次提取會(huì)提高微塑料的回收率，第一次提取后的回收率為12.5%～45%，三次提取后的回收率為70.6%～94.1%，五次提取后的回收率為88.7%～100%。研究者們常用的提取周期為2[57-58]至5 次[56，59]不等，最常見(jiàn)的是3 次提取[60-62]。

攪拌時(shí)間也是分離萃取的主要變量之一，它與樣品的體積直接相關(guān)[63]。攪拌的時(shí)間長(zhǎng)短不等，一般是從幾秒[64]到幾分鐘[65]，其中最常見(jiàn)的是2 min[55]。攪拌后靜置一段時(shí)間，密度較大的顆粒沉淀下來(lái)，而密度較小的微塑料仍處于懸浮狀態(tài)。靜置時(shí)間從幾分鐘到幾小時(shí)不等[55]，其中最常見(jiàn)的是1 h[66-67]。

提取劑的體積也是變量之一，微塑料提取的常見(jiàn)用量為100～1 000 mL，這與樣品的體積量相關(guān)，提取劑體積與樣本量體積的比率從0.7[68]至33.3[57]不等，其中，最常見(jiàn)的體積比是3∶4[55]。

1.3.2 微塑料過(guò)濾

微塑料經(jīng)消解萃取處理后得到的液體需過(guò)濾才能進(jìn)行檢測(cè)鑒定。過(guò)濾方法分為自然過(guò)濾和真空抽濾兩種。自然過(guò)濾的過(guò)濾速度慢，耗時(shí)長(zhǎng)，易受到環(huán)境以及操作手法的影響，故在實(shí)際操作中很少選用自然過(guò)濾的方法。真空抽濾是實(shí)驗(yàn)室常用的一種減壓過(guò)濾方法，是微塑料提取過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵步驟，真空抽濾的過(guò)濾方法可以有效減少空氣及操作環(huán)境對(duì)濾膜的影響，并且具有用時(shí)少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

過(guò)濾是影響到整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵步驟，在選取濾膜時(shí)不僅要考慮濾膜的孔徑（常用的濾膜孔徑有0.45、1、2 μm 等），還要考慮濾膜的類型（常見(jiàn)的濾膜有PVDF膜、Nylon膜、玻璃纖維膜和石英膜等）。

2 微塑料的鑒定方法

為了表征微塑料的形狀、顏色和大小，并鑒定其成分（表3），傳統(tǒng)的方式是使用目視鑒別法，常借助的儀器是體視顯微鏡和電子顯微鏡。隨著顯微光譜成像技術(shù)的發(fā)展和普及，傅里葉變換紅外光譜和拉曼光譜逐漸受到研究者的歡迎，光譜技術(shù)對(duì)小粒徑的塑料顆粒具有高檢出率、高準(zhǔn)確度等優(yōu)點(diǎn)，但成像過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，且儀器昂貴。此外，熱分析技術(shù)檢測(cè)速度快、適用范圍廣，也可以作為微塑料表征及鑒定的有力工具。

表3 樣品中微塑料的鑒定方法Table 3 Identification methods of microplastics in samples

2.1 目視鑒別法

目視鑒別法是識(shí)別微塑料的常用方法，利用體視顯微鏡可對(duì)觀察到的微塑料形態(tài)及大小進(jìn)行記錄（圖1）。但是目視鑒別法不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且易受個(gè)人主觀因素、顯微鏡質(zhì)量和樣品基質(zhì)的影響，并且隨著微塑料尺寸的減小，誤差率會(huì)上升[79]，因此該方法適用于雜質(zhì)少、粒徑較大的樣品。LI等[79]通過(guò)顯微觀察計(jì)數(shù)后，又采用傅里葉變換紅外光譜進(jìn)行分析，對(duì)比兩種方法的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肉眼觀察到的粒子中只有1.4%是合成聚合物，其他顆粒物大都是有機(jī)物、灰塵等非塑料物質(zhì)。

圖1 海洋生物體內(nèi)不同形態(tài)微塑料的顯微鏡圖片F(xiàn)igure 1 Microscopic image of different forms of microplastics in marine organisms

目視鑒別將天然顆粒識(shí)別為微塑料的錯(cuò)誤率極高（從20%至75%不等[67，80]）。因此，僅靠目視分選還不足以確認(rèn)所有的微塑料，必須使用分析技術(shù)來(lái)確定其來(lái)源，常用的光譜鑒定方法有傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜、熱分析方法。

2.2 光譜分析法

微塑料從環(huán)境或生物樣本中分離出來(lái)，通常使用顯微鏡對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)并確定其顏色、形狀和大小，此方法易出現(xiàn)計(jì)數(shù)和識(shí)別錯(cuò)誤。在鑒別方面，傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜（Raman）技術(shù)越來(lái)越多地被使用。

2.2.1 傅里葉變換紅外光譜

傅里葉變換紅外光譜儀是在20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來(lái)的一種干涉調(diào)頻光譜儀，它具有極高的分辨率和極快的掃描速度，并具有很高的波數(shù)準(zhǔn)確性。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）是一種非破壞性技術(shù)，擁有完善的聚合物數(shù)據(jù)庫(kù)。AVIO 等[23]采用FTIR 對(duì)聚乙烯和聚苯乙烯顆粒進(jìn)行了分析，結(jié)果表明聚合物光譜只發(fā)生了微弱的變化，證實(shí)了該技術(shù)可以有效地提取微塑料，并且不會(huì)對(duì)聚合物造成任何損害。對(duì)于較小的顆粒，可以選擇顯微傅里葉變換紅外光譜（Micro-FTIR）進(jìn)行分析，Micro-FTIR 的薄膜濾光片可以直接用于可視化研究，同時(shí)還具備收集光譜和繪制圖譜的功能。此方法也有幾個(gè)限制條件，Micro-FTIR 的橫向分辨率通常在一定的衍射范圍內(nèi)（如10 μm～100 cm）[81]，使用紅外光譜進(jìn)行鑒定的樣品一般要求樣品純度在98%以上，樣品不純會(huì)在譜圖中產(chǎn)生較強(qiáng)的假譜帶，即由雜質(zhì)產(chǎn)生的譜帶，這會(huì)給譜圖的解析帶來(lái)困難，因此，在使用紅外光譜對(duì)未知物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定之前，必須先將樣品提純。此外，還有一種基于焦平面陣列（FPA）的FTIR成像模式可對(duì)微塑料進(jìn)行分析[82]，該方法可以對(duì)整個(gè)濾紙上全部微塑料進(jìn)行詳細(xì)且無(wú)偏倚的高通量篩選，可在一次測(cè)量的過(guò)程中同時(shí)記錄目標(biāo)區(qū)域的數(shù)千個(gè)光譜，并生成整個(gè)濾紙的微塑料光譜圖像，這一技術(shù)使得針對(duì)整個(gè)濾紙樣品的篩選和分析成為可能。

2.2.2 拉曼光譜

拉曼光譜是基于拉曼散射效應(yīng)的分子振動(dòng)光譜，能夠反映待測(cè)物分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)信息，識(shí)別多組分物質(zhì)的組成[83]。拉曼光譜技術(shù)也是一種非破壞性的技術(shù)，與FTIR 光譜不同的是拉曼光譜具有更高的空間分辨率，可以分析10 μm 以下的顆粒，拓寬了微塑料研究中可實(shí)現(xiàn)的尺寸研究范圍。KAPPLER 等[84]使用拉曼光譜和FTIR 光譜對(duì)同一沉積物樣品進(jìn)行掃描，拉曼光譜發(fā)現(xiàn)了9 個(gè)粒徑為5～10 μm 的顆粒，而紅外光譜中并沒(méi)有檢出此粒徑范圍內(nèi)的微塑料顆粒。拉曼光譜檢測(cè)在理論上可對(duì)1 μm 的微塑料顆粒進(jìn)行分析，但在實(shí)際操作過(guò)程中所能檢出的尺寸下限會(huì)受到其他參數(shù)的影響，如所檢樣品的復(fù)雜程度、樣品的基質(zhì)類型等。拉曼光譜作為一種表面分析技術(shù)，可以用來(lái)研究不同類型的樣品顆粒[85]，在微塑料研究中，能夠得到所檢測(cè)微塑料的化學(xué)成分、形狀組成、粒徑大小、聚合物類型及其豐度等重要信息，這些都是研究微塑料需要參考的重要指標(biāo)[26]。拉曼光譜是基于激光激發(fā)熒光樣品的方法，樣品中的生物殘留物等污染物會(huì)對(duì)光譜造成干擾[86]，從而產(chǎn)生無(wú)法解釋的光譜，故進(jìn)行拉曼處理的樣品必須進(jìn)行提純。另外，拉曼光譜檢測(cè)樣品所需的時(shí)間較長(zhǎng)，這在一定程度上會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度和效率。

拉曼光譜與FTIR 光譜技術(shù)均無(wú)破壞性，在微塑料的檢測(cè)工作中發(fā)揮重要作用。BRANDT 等[87]結(jié)合FTIR 光譜和拉曼光譜分析方法，開(kāi)發(fā)了一種新的軟件GEPARD（Gepard enabled particle detection）。GEPARD 可獲取光學(xué)圖像，然后檢測(cè)粒子并使用該信息來(lái)指導(dǎo)光譜測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)了拉曼光譜和FTIR光譜的粒子分析，進(jìn)一步提高其實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)了GEPARD 與拉曼光譜和Micro-FTIR光譜的結(jié)合應(yīng)用，并且給出了微塑料粒子分析領(lǐng)域的第一個(gè)結(jié)果。

2.3 熱分析法

光譜成像技術(shù)雖具備非破壞性的特點(diǎn)，但成像過(guò)程耗時(shí)且儀器設(shè)備昂貴，因而一種更快、更廣泛使用的補(bǔ)充技術(shù)——熱分析技術(shù)逐漸被應(yīng)用。

熱分析（Thermal analysis，TA）是利用熱學(xué)原理對(duì)物質(zhì)的物理性能和成分進(jìn)行分析的總稱。熱分析法是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)及成分隨溫度變化的一類技術(shù)。熱分析方法主要有熱重法（TGA）、差熱分析法（DTA）等，在微塑料定性研究中常采用的熱分析方法有熱解氣相色譜-質(zhì)譜法（Py-GC-MS）和熱吸附解吸氣相色譜-質(zhì)譜法（TED-GCMS）等，這些技術(shù)對(duì)樣品要求較低，所測(cè)樣品無(wú)需特殊處理，檢測(cè)效率比較高，適用于廣泛的環(huán)境監(jiān)測(cè)[87]。但與上述兩種光譜分析方法不同，熱分析方法是一種破壞性的方法，實(shí)驗(yàn)中樣品首先會(huì)被熱降解，然后將生成的產(chǎn)物送到質(zhì)譜儀上進(jìn)行分析，最后將收集到的數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以獲得樣品濃度等信息[24]。雖然熱分析方法比光譜分析方法的速度快，但不能提供微塑料顆粒大小、數(shù)量、形狀及聚合物類型等具體信息，若要通過(guò)該方法獲得粒子的表征信息，就必須與其他表征技術(shù)相結(jié)合。例如，熱重-傅里葉變換紅外光譜（TGA-FTIR）不僅被用來(lái)區(qū)分材料類型，而且還被用來(lái)確定熱降解機(jī)制[88]。YU 等[89]將熱分析與傅里葉變換紅外光譜相結(jié)合來(lái)表征貽貝和海水中的微塑料。雖然該方法可以定量測(cè)定樣品中的聚氯乙烯和聚苯乙烯，但聚乙烯與聚丙烯的分解產(chǎn)物和吸收光譜相似，一般很難區(qū)分，而當(dāng)TGA-FTIR 與GC/MS 聯(lián)用時(shí)，可以對(duì)任意溫度下的熱解產(chǎn)物進(jìn)行質(zhì)譜分析[89]，因此TGA-FTIR-GC/MS可以作為一種檢測(cè)、鑒定和定量分析生物樣品中微塑料的新方法。

3 海洋生物中微塑料的污染情況

自2013 年起，全球塑料產(chǎn)品的年產(chǎn)量逐年增加，產(chǎn)生的塑料垃圾不可避免地會(huì)進(jìn)入水環(huán)境，在水環(huán)境中，塑料垃圾可通過(guò)物理及生物降解作用分解成微塑料。雖然環(huán)境中微塑料的存在情況通常與人口密度有關(guān)，但目前已有研究表明微塑料也存在于遠(yuǎn)離工業(yè)和無(wú)常住人口的地區(qū)，包括深海棲息地[90]、北極和南極[16，91]，海洋環(huán)境中微塑料的存在已成為一個(gè)全球性問(wèn)題。圖2為近5年在不同種類的海洋生物中提取到微塑料的研究情況。常被檢測(cè)的生物包括魚(yú)類[92-94]、雙殼類[24，95-97]、甲殼類[98-100]、浮游動(dòng)物[101-102]、棘皮動(dòng)物[20，103]和其他海洋脊椎動(dòng)物[66]等。

圖2 近5年來(lái)全球部分海洋生物微塑料研究的物種分布Figure 2 Species distribution of some marine organisms microplastics researched in the world in the past 5 years

微塑料在海洋環(huán)境中的廣泛分布，意味著其極易被海洋生物攝取，并在海洋生物中積累，海洋生物的生長(zhǎng)狀況很有可能會(huì)受其影響（表4）。貝類常被用來(lái)監(jiān)測(cè)沿海地區(qū)的環(huán)境污染情況[109-110]，被公認(rèn)為是微塑料污染的模式指示生物。微塑料由于體積較小，在生物體內(nèi)很容易發(fā)生轉(zhuǎn)移，微塑料的轉(zhuǎn)移主要取決于其顆粒大小、組成成分等參數(shù)[60]，但轉(zhuǎn)移的過(guò)程及機(jī)制尚不清楚。從表4 中可以看出，微塑料多存在于海洋生物的消化道內(nèi)，但近幾年也有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)其他組織（如肌肉[111]、肝組織[23]、血淋巴[24]）中也有少量微塑料，這可能是微塑料從動(dòng)物消化道向其他組織轉(zhuǎn)移的結(jié)果。然而WALKINSHAW 等[112]的研究表明微塑料是一種較短暫的污染物，在生物體內(nèi)的停留時(shí)間有限，大多數(shù)情況下不會(huì)從消化系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到其他組織或循環(huán)液中。但ARYANI 等[28]在羅非魚(yú)的血液、性腺中提取出微塑料顆粒，RIBEIRO 等[113]在海洋脊椎動(dòng)物的大腦中也發(fā)現(xiàn)了微塑料。因此微塑料對(duì)生物體的傷害以及轉(zhuǎn)移途徑還有待進(jìn)一步研究。

表4 全球部分海洋生物中微塑料的檢出情況Table 4 Microplastics detection in some marine organisms in the world

4 結(jié)論與展望

微塑料已經(jīng)成為全球海洋環(huán)境中的新興污染物之一，獲取海洋環(huán)境中微塑料豐度等信息的標(biāo)準(zhǔn)程序方案對(duì)于確定微塑料對(duì)海洋環(huán)境的污染情況和潛在影響至關(guān)重要。本文總結(jié)了海洋微塑料污染的現(xiàn)狀，詳細(xì)闡述了對(duì)樣品進(jìn)行消解和分離的常用方法，認(rèn)為對(duì)于海洋生物體內(nèi)微塑料的提取分離而言，堿液（KOH、NaOH 等）提取相較于其他提取液的回收效果更好。針對(duì)微塑料的鑒定分析方法，本文重點(diǎn)介紹了顯微觀察法、傅里葉變換紅外光譜法、拉曼光譜法和熱分析法，并討論了多種分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)及各自的適用特點(diǎn)。目前而言，單一的分析方法很難對(duì)復(fù)雜的環(huán)境樣品中的微塑料進(jìn)行準(zhǔn)確定性和定量研究，尤其對(duì)于尺寸小于1 mm 的微塑料，建議采用顯微觀察和光譜分析相結(jié)合的方法；而對(duì)于截距小于10 μm 的微塑料，拉曼光譜是更好的選擇。

微塑料的來(lái)源與人類活動(dòng)息息相關(guān)，人類產(chǎn)生的塑料垃圾會(huì)通過(guò)排水系統(tǒng)、河流以及風(fēng)的作用進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)，在其中產(chǎn)生累積效應(yīng)，已有相關(guān)研究表明，微塑料可能是海洋生物多樣性降低的重要因素之一[114-115]。這一方面由于微塑料體積相對(duì)較小，易被海洋生物攝取并在其體內(nèi)富集，對(duì)海洋生物的組織、循環(huán)系統(tǒng)造成有害影響；另一方面由于微塑料自身的物理和化學(xué)性質(zhì)特殊，其表面易吸附污染物，成為污染物進(jìn)入海洋生物體的載體，并可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人類產(chǎn)生潛在危害，但其作為載體的具體機(jī)制和轉(zhuǎn)移途徑鮮見(jiàn)報(bào)道。

未來(lái)，微塑料相關(guān)研究可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）目前塑料顆粒檢測(cè)技術(shù)多樣且發(fā)展迅速，但隨著新產(chǎn)業(yè)新科技的發(fā)展，一些新的材料會(huì)產(chǎn)生微米級(jí)、納米級(jí)等更小的塑料顆粒，因此，針對(duì)這些新材料的檢測(cè)需要探索新的檢測(cè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）現(xiàn)階段微塑料的檢測(cè)方法良莠不齊，各種方法檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。為了更加全面準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)微塑料污染情況，應(yīng)建立檢測(cè)微塑料、評(píng)估微塑料污染風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的微塑料檢測(cè)流程，可保證微塑料污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性，為維護(hù)海洋環(huán)境和生態(tài)安全提供理論支撐。

（3）人們普遍認(rèn)為粒徑小于100 μm 的微塑料對(duì)海洋生物和人體的影響最大，但是微塑料不同的形態(tài)、大小及聚合物類型對(duì)海洋生物的風(fēng)險(xiǎn)仍缺少具體的參考標(biāo)準(zhǔn)，故建立評(píng)估微塑料污染風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系非常必要。微塑料危害并不僅限于微塑料本身，其表面富集的各類污染物的風(fēng)險(xiǎn)更大。通過(guò)微塑料攝入將有毒化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到生物群是一個(gè)值得重視的問(wèn)題，然而現(xiàn)有的研究鮮少使用微塑料載體進(jìn)行毒性研究。為進(jìn)一步明確微塑料的物理性質(zhì)和污染物的連鎖效應(yīng)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)微塑料的吸附作用和污染物（如放射性重金屬和抗生素）之間相互作用的研究。

（4）目前全球不同區(qū)域的食品種類繁多，而大多數(shù)微塑料研究是針對(duì)魚(yú)類、貝類等水生生物體內(nèi)微塑料濃度、形態(tài)、大小和聚合物類型所開(kāi)展，對(duì)加工食品中微塑料的研究不多，這使得人類通過(guò)食物攝入的微塑料總體數(shù)量很難估計(jì)。因此，今后的研究應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各類食品中微塑料提取鑒定方法以及定量分析方法的研究，為食品安全檢測(cè)提供途徑。