水環(huán)境中微塑料污染物研究進(jìn)展

糜自棟，孫韶華，宋武昌，劉建廣，賈瑞寶

（1.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250101；2.山東省城市供排水水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，山東濟(jì)南 250101）

MPs 粒徑較小，易被水體中的無脊椎動(dòng)物、魚類和哺乳動(dòng)物等生物群攝取。許多研究表明攝取MPs 會(huì)對(duì)生物體免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生損傷，干擾生物內(nèi)分泌、影響生物繁殖、增加魚類腸道致病菌，導(dǎo)致氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生。此外，部分微塑料最終通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康〔7?8〕。目前關(guān)于MPs 的研究主要集中在海洋環(huán)境，對(duì)淡水環(huán)境中MPs 的研究內(nèi)容相對(duì)較少，而淡水水體是人類飲用水的主要來源，因此MPs 對(duì)淡水環(huán)境的影響值得引起人們的廣泛關(guān)注。

1 MPs 的來源與分類

水中的MPs 主要來源于人類日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的塑料垃圾，污水廠排放、航運(yùn)、漁業(yè)和水上作業(yè)產(chǎn)生的塑料垃圾，以及空氣中含有的微塑料通過大氣沉降進(jìn)入水體。研究表明，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的人口稠密地區(qū)，水環(huán)境中的MPs 豐度相對(duì)較高〔9〕。

根據(jù)來源不同可將微塑料分為初級(jí)微塑料和次級(jí)微塑料。其中初級(jí)微塑料主要指人造粒徑<5 mm的塑料，如塑料微珠等。這些初級(jí)微塑料經(jīng)常用于洗面奶、沐浴露、牙膏和化妝品中。次級(jí)微塑料主要是較大尺寸的塑料顆粒經(jīng)過一系列物理、生物、化學(xué)過程而形成的微小塑料碎片，如捕魚丟棄的塑料漁網(wǎng)在紫外線長期照射下易氧化形成微塑料〔10〕。微塑料根據(jù)形狀可分為纖維狀、球狀、碎片狀、薄膜狀和泡沫狀等〔4〕。此外，還可根據(jù)聚合物類型對(duì)微塑料進(jìn)行分類。耿鳳〔11〕調(diào)研了112 篇有關(guān)水中微塑料聚合物類型鑒定的文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)46 種微塑料，其中位于檢出頻率前十且最主要的聚合物類型為聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、尼龍（NY）、聚酯纖維（PES）。

2 微塑料的間接危害

塑料微粒的整體粒徑較小、比表面積較大，具有較強(qiáng)的疏水性，其表面會(huì)吸附微生物、持久性有機(jī)污染物、重金屬等污染物并在水中遷移擴(kuò)散，造成水環(huán)境污染，對(duì)食入它們的水生生物產(chǎn)生更強(qiáng)的毒副作用〔12〕。

研究表明，船舶的防銹和防污涂料含有大量重金屬，當(dāng)水中的重金屬離子與微塑料相遇時(shí)，后者表現(xiàn)出很強(qiáng)的親和力，可快速從防污涂層中吸收重金屬〔13〕。彭大衛(wèi)〔14〕的研究表明聚乙烯和聚丙烯微塑料表面會(huì)吸附Cu2+、Cr3+、Cr4+等重金屬離子，吸附過程受微塑料特性和環(huán)境介質(zhì)因素的影響，在相同溶液條件下Cr4+的吸附率比Cu2+的高。

抗生素具有生物毒性，會(huì)誘導(dǎo)生物產(chǎn)生抗藥基因，大量進(jìn)入水體時(shí)會(huì)威脅飲用水安全〔15〕。Jia LI等〔16〕研究表明聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚氯乙烯（PVC）微塑料表面均會(huì)吸附磺胺嘧啶（SDZ）、阿莫西林（AMX）、四環(huán)素（TC）、環(huán)丙沙星（CIP）和甲氧芐啶（TMP）等抗生素。其中PA 在淡水系統(tǒng)中對(duì)抗生素的吸附能力最強(qiáng)，說明不同微塑料對(duì)抗生素有不同的吸附能力，可能與其多孔結(jié)構(gòu)和所含氫鍵有關(guān)。吸附多環(huán)芳烴（PAHs）的微塑料可能通過食物鏈進(jìn)入人體，產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)〔17〕。

3 微塑料檢測(cè)方法

微塑料的檢測(cè)步驟主要為采樣、預(yù)處理、定性定量分析。目前檢測(cè)方法并未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，研究人員根據(jù)樣品特性等采用不同檢測(cè)方法，很大程度上降低了研究結(jié)果之間的可比性。

④加強(qiáng)防汛抗洪搶險(xiǎn)能力建設(shè)。進(jìn)一步加強(qiáng)防汛抗旱組織機(jī)構(gòu)建設(shè)，不斷提高防辦應(yīng)急能力。按照抗大洪、搶大險(xiǎn)的要求，加強(qiáng)防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍建設(shè)，積極開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)和實(shí)戰(zhàn)演練，提高實(shí)戰(zhàn)能力；加強(qiáng)與當(dāng)?shù)伛v軍聯(lián)系、溝通和協(xié)作，組織開展必要的搶險(xiǎn)技能訓(xùn)練。增加防汛物資儲(chǔ)備種類和規(guī)模，提高倉儲(chǔ)、調(diào)運(yùn)管理的規(guī)范化，保障重點(diǎn)地區(qū)和薄弱環(huán)節(jié)抗洪搶險(xiǎn)物資需求。

3.1 采樣

研究水體中的微塑料首先需確定采樣位置、采樣量和采樣方法。一般采樣前先用流量計(jì)確定河流流速以估算采樣網(wǎng)過濾水量，也可使用帶有流量計(jì)的采樣裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。研究表明，采樣網(wǎng)放置的時(shí)間越長，平行樣所含微塑料豐度差異性越低。同時(shí)應(yīng)注意采樣網(wǎng)長時(shí)間放置捕獲大粒徑顆?；蚋邼舛葢腋∥飳?dǎo)致的網(wǎng)孔堵塞情況。同一位置、不同深度的微塑料豐度幾乎不變，靠近河岸位置的微塑料豐度趨于上升。取樣量需根據(jù)采樣裝置和水源條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。A.BRUGE等〔18〕用孔徑為330 μm 的采樣網(wǎng)對(duì)法國西部某河流微塑料進(jìn)行取樣，評(píng)估取樣過程的不確定性，結(jié)果表明在水流和河流微塑料污染程度相近的條件下，取樣量可設(shè)定為35 m3以減少取樣量。

目前用于水環(huán)境中MPs 樣品采集的裝置主要有Neuston 網(wǎng)、Manta 網(wǎng)、表面拖網(wǎng)和浮游生物網(wǎng)等〔19〕，使用采樣網(wǎng)可以過濾大量的水，但無法收集小于網(wǎng)孔直徑的微塑料。A. SCIRCLE 等〔20〕使用梅森罐采集微塑料，與常規(guī)篩分相比，該方法將污染和降解損失降至較低水平，同時(shí)提高了回收率和產(chǎn)量，操作簡便，但能收集的樣品體積有限。污水廠可通過污水泵泵送至過濾裝置截留微塑料，在水上取樣時(shí)可通過船舶自吸泵進(jìn)行，根據(jù)水質(zhì)特性和過濾裝置孔徑的不同，采樣體積可達(dá)數(shù)百立方米甚至更高〔3〕。

為防止樣品被污染，在采樣收集和隨后實(shí)驗(yàn)中，研究人員需穿著棉質(zhì)服裝，佩戴乳膠手套，如實(shí)驗(yàn)過程必須使用塑料制品，可在使用前用乙醇沖洗幾次〔3〕；為防止細(xì)菌和藻類生長，可向每個(gè)樣品瓶中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的異丙醇，添加量約瓶中液體的10%〔21〕；采樣完成后用去離子水將樣品沖洗到玻璃或鋼制取樣瓶中，用金屬勺或鑷子提取殘留在采樣網(wǎng)的頑固物質(zhì)，每次取樣后都要清洗取樣網(wǎng)，避免采樣網(wǎng)殘留樣品影響取樣結(jié)果〔22〕。此外，采樣過程中的空白對(duì)照對(duì)于更好地檢測(cè)微塑料污染和驗(yàn)證數(shù)據(jù)具有重要意義。

3.2 預(yù)處理

水環(huán)境中的微塑料樣品表面通常覆有過多有機(jī)物（如藻類、浮游生物和天然碎片）或無機(jī)顆粒（如沙子和淤泥），會(huì)覆蓋MPs 的光譜信號(hào)，影響檢測(cè)結(jié)果〔23〕。實(shí)驗(yàn)室樣品預(yù)處理和樣品分類可有效去除或減少非微塑料物質(zhì)，提高微塑料定性定量分析的準(zhǔn)確性。目前微塑料的預(yù)處理方法有消解法、密度浮選法、過濾篩分法和目視分類法等。

（1）消解法。常用的微塑料消解方法主要有酸（HCl、HNO3、HClO4）消解、堿（NaOH、KOH）消解、氧化劑（H2O2）消解和酶消解。HNO3可有效去除94%~98%的生物源化合物，HCl 對(duì)有機(jī)物的消解效果較差〔24〕。1 mol/L NaOH 對(duì)MPs 表面有機(jī)物的消解效率可達(dá)90%，適當(dāng)增加濃度和溫度時(shí)效果更好。此外有研究表明用10 mol/L NaOH 消解會(huì)導(dǎo)致聚碳酸酯（PC）、醋酸纖維素（CA）、PET 和PVC 等微塑料降解，相同濃度的KOH 溶液表現(xiàn)較好，大多數(shù)聚合物不會(huì)降解〔24〕。王志超等〔25〕對(duì)比了7 種常見消解液對(duì)10 種不同類型微塑料顆粒的消解效果，結(jié)果表明H2O2（30%，25 ℃）消解對(duì)MPs 完整性的影響最小，微塑料質(zhì)量僅減少2%~5%；氧化劑的消解效果明顯優(yōu)于酸消解和堿消解。M. COLE 等〔26〕使用Proteinase?K 酶（50 ℃、2 h）消解體內(nèi)含有微塑料的海洋浮游生物，結(jié)果表明酶消解不會(huì)破壞微塑料，酶消解效率可達(dá)97% 以上，但成本較高。M. G. J. L?DER等〔23〕開發(fā)了一種基本的酶純化方法（BEPP），并進(jìn)一步優(yōu)化形成通用酶純化方法（UEPP），該方法可去除（98.3±0.1）%的非MPs 物質(zhì)，酶的回收率達(dá)到（84.5±3.3）%，適用于不同環(huán)境樣本，包括浮游生物樣本、沉積物樣本和動(dòng)植物樣本。

（2）密度浮選法。不考慮添加劑的情況下，塑料的密度范圍在0.8~1.4 g/cm3，其中聚丙烯在0.85~0.94 g/cm3，聚乙烯在0.92~0.97 g/cm3，聚苯乙烯在0.05~1.00 g/cm3。密度浮選法是在含有MPs 的樣品中加入高密度飽和溶液以提升MPs與混合液的密度差，使MPs懸浮于混合液表面，以實(shí)現(xiàn)對(duì)MPs 的直接提取。該方法操作簡單方便、費(fèi)用低，無需復(fù)雜設(shè)備，適用于尺寸較大的微塑料樣品處理〔22〕。最常用的是無毒且低成本的飽和NaCl 溶液（1.2 g/mL），適于提取低密度MPs；此外還有CaCl2（1.3 g/mL）、Na6〔H2W12O6〕（1.4 g/mL）、NaBr（1.55 g/mL）、ZnBr2（1.7 g/mL）、ZnCl2（1.6~1.7 g/mL）和NaI（1.8 g/mL）。一般來說，飽和溶液的密度越大，回收率越高，誤差越小〔27〕。對(duì)于廢水和污泥樣品中的微塑料，建議使用NaI和ZnCl2等密度較大的鹽溶液〔26?27〕。

（3）過濾篩分法。過濾篩分是用不同孔徑的濾膜或篩網(wǎng)從水中分離塑料微粒的方法，適用于分析MPs 尺寸分布和顆粒級(jí)配，對(duì)>5 mm 的非MPs 物質(zhì)可直接去除。過濾通常使用0.7、1.0、5 μm 孔徑的濾膜，主要膜材料有醋酸纖維、玻璃纖維、硝酸纖維、尼龍膜、聚四氟乙烯和聚碳酸酯膜等〔28〕。J. P. W.DESFORGES 等〔29〕采用3 個(gè)孔徑遞減的銅篩（250、125、62.5 μm）進(jìn)行樣品篩分，使用完畢用原水沖洗至玻璃瓶中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~10% 的鹽酸于4 ℃下冷藏。S. GRIGORAKIS 等〔30〕將水樣攪拌均勻后倒入500、250、63 μm 的堆疊篩中進(jìn)行篩分，研究地下水中微塑料的分布。

3.3 定性定量分析

微塑料的分析一般分為物理表征和化學(xué)表征。物理表征主要表征微塑料的尺寸分布、數(shù)量、形狀、顏色等參數(shù)；化學(xué)表征主要對(duì)微塑料的組成等進(jìn)行分析。目前常用的分析方法有目視+顯微鏡、光譜分析、掃描電鏡能譜儀分析、質(zhì)譜分析等。

目視+顯微鏡分析方法簡單快捷、成本低，對(duì)于較大尺寸的MPs（>1 mm）首先可通過目視法進(jìn)行塑料與非塑料部分的分類，并表征微塑料的顏色和形狀；對(duì)于尺寸較小、肉眼無法觀測(cè)的部分用光學(xué)顯微鏡進(jìn)一步進(jìn)行塑料與非塑料（如脂肪、礦物顆粒和纖維素纖維）的區(qū)分和計(jì)數(shù)，可用帶網(wǎng)格的培養(yǎng)皿技術(shù)提高準(zhǔn)確度。該方法的缺點(diǎn)在于個(gè)體之間的研究結(jié)果差別較大，定量分析相對(duì)耗時(shí)，容易將微塑料部分識(shí)別為其他材料〔5〕。

掃描電鏡能譜分析儀（SEM?EDS）通過成像和元素分析表征微塑料的表面形貌，確定表面聚合物的元素組成，可以快速有效地篩選大量微塑料顆粒，減少識(shí)別錯(cuò)誤的可能性，準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于目視和顯微鏡觀察〔31〕。該方法的主要缺點(diǎn)是檢測(cè)費(fèi)用相對(duì)較高，檢測(cè)前需進(jìn)行預(yù)處理，不利于處理大量樣品〔30?31〕。

光譜技術(shù)是分析環(huán)境樣品中微塑料應(yīng)用最廣泛的方法，屬于非破壞性成像技術(shù)，主要用于識(shí)別單個(gè)微塑料聚合物類型，缺點(diǎn)是掃描過程耗時(shí)，需進(jìn)行樣品預(yù)處理。自動(dòng)進(jìn)行MPs 粒子檢測(cè)和圖像分析是未來該技術(shù)優(yōu)化的方向之一。傳統(tǒng)拉曼（Raman）光譜可有效檢測(cè)>1 μm 的MPs，在檢測(cè)<1 μm 的單個(gè)塑料微粒時(shí)拉曼信號(hào)較弱，檢測(cè)難度較大。Guanjun XU等〔32〕研發(fā)了一種表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）檢測(cè)MPs 的方法，采用特殊的鉀石襯底，可穩(wěn)定快速地檢測(cè)粒徑小至360 nm 的PS 和PMMA 微塑料。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）是一種常用的快速可靠的碳?xì)浠衔锓治黾夹g(shù)，可有效識(shí)別尺寸在20 μm 以上的微塑料〔6〕。原子力顯微鏡?紅外光譜技術(shù)（AFM?IR）可對(duì)MPs 表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征〔33〕。A. HAHN等〔34〕使用FTIR 并通過偏最小二乘回歸分析（PLSR）進(jìn)行建模，成功對(duì)LDPE、PET 沉積物中的微塑料進(jìn)行 半 定 性 定 量 分 析。 J. BRANDT 等〔35〕開 發(fā) 了GEPARD 軟件，將Raman 和FTIR 聯(lián) 用，可準(zhǔn)確快速地分析PE（10~27 μm、106~125 μm）和PMMA（53~63 μm）。S.KONDE 等〔36〕通過熒光顯微鏡+光致發(fā)光光譜（PL 譜）對(duì)20 μg/mL 尼羅紅處理樣品（50 ℃/染色10 min）進(jìn)行分析，以區(qū)分塑料、非塑料和識(shí)別聚合物類型。

熱裂解?氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（Py?GC?MS）技術(shù)主要通過高溫裂解爐迅速裂解樣品，然后經(jīng)色譜柱分離，通過質(zhì)譜對(duì)0.1~0.5 mg 樣品進(jìn)行聚合物類型和質(zhì)量鑒定，精準(zhǔn)度高，但使用前需用標(biāo)準(zhǔn)品確定標(biāo)準(zhǔn)色譜圖。該技術(shù)屬于破壞性方法，儀器昂貴、操作復(fù)雜費(fèi)時(shí)，熱解后產(chǎn)生的較大分子質(zhì)量聚合物可能堵塞Py 與GC?MS 的通道，需專業(yè)人員操作。針對(duì)Py?GC?MS 不 適 于 分 析 復(fù) 雜 混 合 物 的 情 況，E.DüMICHEN 等〔37〕開發(fā)了TED?GC?MS 分析法，該方法可在2~3 h 內(nèi)定性半定量分析100 mg 以內(nèi)的含PE、PP、PS、PET 和PA 的樣品。M. FISCHER 等〔38〕采用居里點(diǎn)熱解?氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（CP?Py?GC?MS）同時(shí)對(duì)8 種微塑料（PE、PP、PS、PET、PVC、PMMA、PA6、PC）進(jìn)行可靠定性半定量分析。

目前MPs 檢測(cè)技術(shù)主要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，單一方法已無法滿足研究所需。各技術(shù)之間聯(lián)用能夠提高M(jìn)Ps 檢測(cè)的準(zhǔn)確度和效率，同時(shí)需繼續(xù)加大對(duì)高效準(zhǔn)確分析復(fù)雜聚合物方法的研究，以便建立統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

4 去除工藝

水廠處理工藝并非為去除微塑料而設(shè)計(jì)，但研究表明每個(gè)處理階段對(duì)微塑料均有一定去除效果。以下對(duì)文獻(xiàn)中的混凝、沉淀等常規(guī)處理工藝，高級(jí)氧化、活性炭吸附技術(shù)和膜技術(shù)等深度處理工藝對(duì)微塑料的去除情況進(jìn)行綜述。

4.1 混凝沉淀工藝

混凝沉淀工藝主要去除尺寸較大、密度較高的MPs，去除效果受水質(zhì)特性的影響較小，可高效去除>10 μm的MPs，對(duì)5~10 μm MPs 的去除率可達(dá)44.9%~75.0%，對(duì)更小粒徑的MPs 去除效果較差〔28，39〕。Zhifeng WANG等〔28〕研究表明混凝沉淀工藝可有效去除某水廠原水中40.5%~54.5%的MPs，尺寸>10 μm 的MPs 幾乎被完全去除；尺寸<10 μm、占比達(dá)76.5%~85.6%的MPs 去除率為28.3~47.5%；纖維狀微塑料在混凝沉淀過程中更易被去除，去除率達(dá)50.7%~60.6%。有研究表明鋁基鹽對(duì)PE 的去除效果優(yōu)于鐵基鹽，且PE 粒徑越小，優(yōu)勢(shì)越大，離子強(qiáng)度、濁度等因素對(duì)去除率的影響不大；與pH 相比，聚丙烯酰胺（PAM）對(duì)PE 的去除作用更大，因?yàn)殛庪x子聚丙烯酰胺在中性條件下可生成帶正電的鋁基絮凝體。此外，混凝劑投加量過大會(huì)對(duì)后續(xù)膜工藝造成嚴(yán)重污染〔40〕。D.W.SKAF 等〔41〕采用5~10 mg/L明礬混凝劑處理含5 mg/L 球狀和纖維狀MPs、初始濁度為16 NTU 的溶液，混凝沉淀后濁度<1.0 NTU，適于MPs 的去除。王月〔42〕的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混凝過程中微塑料使得快攪階段的絮體平均粒徑和幾何分形維數(shù)的平穩(wěn)變化期延長，絮凝末期的成長分形維數(shù)波動(dòng)變大，且最大值變大，絮體更密實(shí)。不同混凝劑對(duì)不同MPs的去除特性有所差別，對(duì)不同混凝工藝去除MPs 的有效性及影響因素進(jìn)行研究可提高M(jìn)Ps 去除率。

4.2 膜處理工藝

MBR 工藝主要用于污水廠的深度處理，膜孔徑通常為0.01~5 μm，對(duì)>20 μm的MPs有非常高的去除率。該工藝的主要缺點(diǎn)是安裝和運(yùn)行成本高，使用壽命短〔43〕。Xuemin Lü 等〔44〕研究了華東某污水廠對(duì)微塑料的去除效果，結(jié)果表明，以微塑料質(zhì)量計(jì)，MBR 工藝對(duì)進(jìn)水MPs 的去除率為99.5%，以去除數(shù)目計(jì)，去除率則為82.1%。M.LARES 等〔45〕研究了芬蘭某污水處理廠去除微塑料的效果，與傳統(tǒng)活性污泥法（CAS）工藝相比，MBR 滲透液中的微塑料〔（0.4±0.1）L?1〕低于CAS工藝最終出水〔（1.0±0.4）L?1〕，MBR 工藝對(duì)廢水中MPs的去除率更高（99.4%）。

超濾（UF）膜的孔徑在1~100 nm，截留效果優(yōu)于MBR 工藝，具有能耗低、分離效率高、設(shè)備緊湊、占地面積小、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，在飲用水廠深度處理工藝中具有較好的應(yīng)用前景。M.ENFRIN 等〔46〕使用截留分子質(zhì)量為30 ku 的聚砜超濾膜去除磨砂膏配水（8 g/mL）中的13~690 nm 微塑料，結(jié)果表明微塑料去除率最高可達(dá)80%，長時(shí)間運(yùn)行后膜通量下降38%，超過25%的微塑料被吸附到膜表面。Baiwen MA 等〔40〕的研究結(jié)果表明混凝+超濾工藝可完全去除PE 微塑料，但鋁基鹽混凝劑預(yù)處理會(huì)引起輕微的膜污染；隨著混凝劑投加量的增加，膜污染逐漸加重，形成較厚的濾餅層，而PE 顆粒越大，鋁基鹽混凝劑的絮凝體表面越粗糙，膜污染越輕。Rui WANG 等〔47〕用聚乙烯亞胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA）制備的改性低壓正電荷電紡膜對(duì)不同尺寸（50、100、500 nm）的PS?MPs 有良好的去除效果。該膜具有高通量和耐污染的特性，運(yùn)行過程不會(huì)導(dǎo)致不可逆污染。

膜過濾系統(tǒng)出水一般直接進(jìn)入配水系統(tǒng)，然后從用戶的水龍頭流出，物理沖洗、化學(xué)試劑、機(jī)械應(yīng)力、老化磨損和其他因素可能導(dǎo)致水廠中的有機(jī)膜破損，釋放MPs，從而對(duì)人類健康構(gòu)成潛在威脅〔48〕。可以用無機(jī)膜或生物膜替代有機(jī)膜，防止膜本身產(chǎn)生微塑料污染物。現(xiàn)有降低膜污染的方法對(duì)MPs 產(chǎn)生的膜污染緩解效果尚不明確，需進(jìn)一步研究預(yù)處理、定期反沖洗、化學(xué)清洗等手段減緩膜污染的效果。

4.3 活性炭吸附工藝

活性炭吸附工藝無需先進(jìn)的儀器設(shè)備，運(yùn)行和維護(hù)成本較低，是一種很有應(yīng)用前景的去除水環(huán)境中小粒徑微塑料的工藝〔49〕。Zhifeng WANG 等〔28〕的研究表明顆粒狀活性炭（GAC）過濾可有效去除臭氧工藝出水中的1~5 μm MPs，去除效果明顯優(yōu)于混凝沉淀工藝，對(duì)纖維狀、球狀和碎片狀MPs 的平均去除率分別為45.1%、81.6%、64.7%，可有效去除臭氧工 藝 出水的MPs。M. PIVOKONSKY 等〔50〕對(duì)2 個(gè)給水廠GAC 工藝去除MPs 的效果進(jìn)行研究，該工藝對(duì)≥10 μm 和<10 μm MPs 的去除率分別達(dá)到86%、94%，對(duì)纖維狀和碎片狀MPs 有相同的去除效果。K. T. KIM 等〔51〕研究了某污水廠具有熱再生裝置的活性炭工藝對(duì)二次沉降出水中微塑料的處理效能，得出該工藝適于處理密度小于水且粒徑為20~50 μm 的MPs，去除率達(dá)92.8%。V. SIIPOLA 等〔52〕對(duì)松樹和云杉樹皮進(jìn)行蒸汽活化，制備了一種可有效去除MPs 的活性炭，基本能完全去除大顆粒微塑料，對(duì)微米級(jí)MPs 顆粒的吸附效果不明顯。通過調(diào)節(jié)GAC 過濾的操作參數(shù)，如GAC 粒徑、過濾速率和反沖洗周期等，可進(jìn)一步提升GAC 工藝對(duì)微塑料的去除效果。

4.4 高級(jí)氧化工藝

有研究表明高級(jí)氧化工藝適于MPs 和所含色素的降解，但不適于去除MPs 豐度，原因在于高級(jí)氧化工藝降解微塑料過程中會(huì)使MPs 氧化裂解，產(chǎn)生更多小粒徑的微塑料〔53〕。Zhifeng WANG 等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)高級(jí)飲用水廠臭氧處理出水中1~5 μm MPs 的豐度增加2.8%~16.0%，推測(cè)原因可能是MPs 在水流的剪切力作用下被破壞，從而導(dǎo)致微塑料數(shù)量上升。M. PIVOKONSKY 等〔50〕的研究表明臭氧工藝出水的MPs 豐度與前一工藝差別不大。Hongwei LUO 等〔33〕采用臭氧、Fenton 和熱活化過硫酸鹽高級(jí)氧化工藝處理含微塑料水樣，SEM 表征結(jié)果表明，未經(jīng)處理的MPs 表面相對(duì)平坦光滑，處理后MPs 表面出現(xiàn)明顯的破碎和裂紋，變得更加粗糙，呈現(xiàn)更多的層狀結(jié)構(gòu)，這主要是由于處理過程產(chǎn)生各種自由基，自由基的高氧化還原電位促進(jìn)MPs 的表面氧化。Fei MIAO等〔54〕采用以TiO2/石墨為陰極的類Fenton 技術(shù)降解廢水中的MPs，降解過程中大分子有機(jī)物脫落進(jìn)一步分解為小分子，PVC 微塑料的去除率達(dá)56%，升溫有利于降解PVC 和脫氯，該技術(shù)屬于一種環(huán)境友好型的降解MPs 策略。

5 展望

對(duì)于微塑料污染物的去除，宜從源頭控制，減少一次性塑料產(chǎn)品的使用，研發(fā)并推廣可循環(huán)、可回收、易降解的替代產(chǎn)品，制定完善控制使用的法律法規(guī)。未來的研究應(yīng)進(jìn)一步明確微塑料的生態(tài)毒理學(xué)危害，繼續(xù)研發(fā)高效、可靠的微塑料檢測(cè)技術(shù)，統(tǒng)一分類和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，應(yīng)提高污水廠等微塑料源頭的處理能力，研究高效環(huán)保去除微塑料的新工藝，以防止水環(huán)境中的微塑料轉(zhuǎn)化為納米微塑料帶來更高危害。