淡水環(huán)境中微塑料污染研究進(jìn)展

陳興興，劉敏，陳瀅

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都610065）

全球塑料產(chǎn)量從20 世紀(jì)50 年代起迅速增長[1-2]，由于輕便、成本低、可塑性強(qiáng)和耐用等特性而被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域[3]。2017年全球塑料產(chǎn)量大約是3.5×108t[4]，中國是最大的塑料生產(chǎn)國[5]，根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)2017 年中國塑料制品產(chǎn)量累計(jì)達(dá)7.5155×107t，這大約占全球塑料產(chǎn)量的21.5%。塑料制品在給人們帶來便利的同時(shí)，也造成了嚴(yán)峻的環(huán)境問題。據(jù)調(diào)查，到2015 年全球大約產(chǎn)生63×108t的塑料垃圾，其中只有9%被回收利用，12%的塑料被焚燒，而79%的塑料被丟棄[6]。這些被丟棄的塑料會(huì)隨之進(jìn)入到環(huán)境當(dāng)中。

微塑料（microplastics, MPs）作為一種新型污染物，已經(jīng)普遍存在于當(dāng)今的生態(tài)系統(tǒng)中。微塑料粒徑小于5mm，具有不同形狀，如顆粒狀、泡沫狀、薄膜狀、碎片狀、纖維狀和球狀。在水生環(huán)境中，檢測到的微塑料成分包括聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）、聚酰胺（polyamide, PA）、聚乙烯（polyethylene, PE）、高密度聚乙烯（high density polyethylene, HDPE）和低密度聚乙烯（low density polyethylene, LDPE）、聚丙烯（polypropylene, PP）、聚苯乙烯（polystyrene,PS）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene Terephthalate, PET）和聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯[poly (butyleneadipate-coterephthalate),PBAT]等。常用豐度來評(píng)價(jià)微塑料的量。一般按顆粒數(shù)，在表層水體中檢測的微塑料其單位常用個(gè)/L、個(gè)/m3、個(gè)/m2、個(gè)/km2；沉積物中的微塑料常用個(gè)/kg、個(gè)/m2等。

20世紀(jì)70年代，Carpenter等[7]首次在海洋中觀察到了塑料。由于塑料具有高分子量、復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)和疏水性等性質(zhì)導(dǎo)致其長期穩(wěn)定存在于海洋環(huán)境中。目前海洋正遭受著不同程度的塑料污染，其中90%漂浮的塑料顆粒（按顆粒數(shù)）被歸類為微塑料[8]。之前的研究中大多著重于海洋微塑料的污染問題，但是淡水生態(tài)系統(tǒng)中微塑料的污染也是不容忽視的，據(jù)Rowshvra[9]和Lechner[10]等的報(bào)道，淡水環(huán)境中可以具有與海水相當(dāng)?shù)乃芰蠞舛取Ｒ虼?，本文將從淡水環(huán)境中微塑料的分布、微塑料與污染物的吸附以及微塑料對淡水生物的毒理效應(yīng)等幾個(gè)方面闡述淡水環(huán)境中微塑料的污染。

1 微塑料在淡水水體中的污染現(xiàn)狀

1.1 微塑料的來源

淡水環(huán)境中微塑料來源可分為兩類，即原生微塑料和次生微塑料[11]。

第一類是原生微塑料。每年生產(chǎn)的大量塑料在給人類帶來便利的同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，這些塑料產(chǎn)品中包含大量的樹脂顆粒、微珠等[12]。在工業(yè)生產(chǎn)中，進(jìn)入到廢水處理廠的微纖維等是淡水中原生微塑料來源之一。例如，Xu 等[13]調(diào)查一家日常處理量為30000t 的紡織廢水處理廠，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水中微纖維平均含量為（334.1±24.3)個(gè)/L，出水中微纖維平均含量減少到(16.3±1.2)個(gè)/L，去除率達(dá)到95.1%，但是每天仍然有4.89×108（按顆粒數(shù)）微纖維釋放到環(huán)境中。個(gè)人護(hù)理品中含有的微塑料也會(huì)帶來環(huán)境問題。Fendall等[14]在市場上的4種個(gè)人洗護(hù)用品中均檢測到了微塑料。歐盟化妝品調(diào)查和歐盟國際數(shù)據(jù)表明歐盟成員國、挪威和瑞士每年使用的化妝品中含有4130t 的微珠[15]。Cheung 等[16]研究表明在中國市場洗面奶中微珠的含量達(dá)到5219～50391 個(gè)/g，每年會(huì)有306.8t 微珠進(jìn)入到環(huán)境當(dāng)中。這些個(gè)人護(hù)理品的微塑料會(huì)隨之進(jìn)入到城市污水處理系統(tǒng)當(dāng)中，從而成為陸地水環(huán)境中微塑料的來源之一。其中污水處理廠去除的微塑料大部分會(huì)蓄積在污泥中[17-19]，而這些污泥無論被填埋或被用作農(nóng)業(yè)土壤肥料[20]，所含的微塑料都可能會(huì)通過地表徑流等方式進(jìn)入到水環(huán)境。

次生微塑料也是淡水環(huán)境中微塑料的主要來源之一。塑料進(jìn)入淡水體系的途徑有很多，例如在很多國家塑料垃圾以填埋為主，如果未經(jīng)妥善填埋，從垃圾填埋場吹出的塑料很可能進(jìn)入到水生環(huán)境[21]；漁業(yè)活動(dòng)中被遺棄或以其他方式丟失的塑料漁具也會(huì)停留在水域環(huán)境中[22]；同時(shí)消費(fèi)者丟棄的塑料會(huì)通過風(fēng)力等作用被遷移到淡水體系。這些進(jìn)入到水體的較大塑料在太陽紫外線的照射下被氧化和裂解，同時(shí)生物也會(huì)通過分泌細(xì)胞外酶來降解塑料聚合物[23]，在所有的非生物和生物作用下，大塑料逐漸轉(zhuǎn)化為尺寸小于5mm的次生微塑料。

1.2 微塑料的分布

微塑料廣泛存在于淡水環(huán)境中，河流、湖泊、水庫和河口等水域都受到不同程度的微塑料污染。調(diào)查淡水環(huán)境中微塑料污染情況十分重要，表1中總結(jié)了部分淡水環(huán)境微塑料的分布情況。

從表1可以看出微塑料的分布在不同水體中存在著差異。這種差異與很多原因有關(guān)，包括人口密度和人類活動(dòng)、季節(jié)、水文特征和微塑料本身性質(zhì)等，同時(shí)微塑料的采樣和分析方法也影響微塑料的分布情況。

人口密度和人類活動(dòng)與淡水環(huán)境中微塑料的分布密切相關(guān)。對長沙的8個(gè)城市湖泊[35]調(diào)查發(fā)現(xiàn)表層水體中的微塑料豐度為（2425±247.5）～（7050±1060.7）個(gè)/m3。湖南烈士公園是長沙最大的公園，位于城市中心，每年會(huì)有5百萬的游客且附近居民密集，躍進(jìn)湖和年嘉湖坐落其中，躍進(jìn)湖微塑料含量最高，年嘉湖次之。在這8個(gè)湖中，微塑料濃度高的原因主要?dú)w結(jié)于位于城市中心、廢水處理廠附近以及漁業(yè)發(fā)達(dá)，而微塑料濃度較低的湖，如洋湖，離城市中心較遠(yuǎn)、人口密度較低。同時(shí)，在對珠江[39]的河口及城市區(qū)段河流對比發(fā)現(xiàn)，城市區(qū)段河流微塑料平均豐度遠(yuǎn)高于河口，表明來自城市的廢水流是珠江微塑料主要來源。國內(nèi)較大的洞庭湖和洪湖[32]、鄱陽湖[34]等湖泊的微塑料分布主要?dú)w因于人類活動(dòng)和發(fā)達(dá)的漁業(yè)。莫斯科Atoyac河[40]下游沉積物中微塑料含量高，主要是Puebla城市下游人口密度高和工業(yè)造成的污染。蒙古人口密度低、工業(yè)和農(nóng)業(yè)缺乏、旅游業(yè)是經(jīng)濟(jì)的主要來源，坐落其中的Hovsgol 湖[36]是一個(gè)近乎原始的淡水系統(tǒng)，然而微塑料污染卻比位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密國家的Huron湖和Superior湖更嚴(yán)重[41]，這就表明缺乏合理的廢物管理也能導(dǎo)致淡水系統(tǒng)受到嚴(yán)重的污染。

表1 淡水環(huán)境中微塑料的分布情況

同一水體，季節(jié)不同，微塑料分布也不同。長江河口[25]、Nakdong 河[30]在雨季的微塑料豐度明顯高于在其他季節(jié)的豐度。Antu? 河[28]3 月份和10 月份表層水體和沉積物中微塑料含量差異也表明季節(jié)是影響微塑料分布的一個(gè)重要因素。

水文特征也影響微塑料的分布。湖泊、水庫等區(qū)域是相對封閉的環(huán)境，因此相對穩(wěn)定的湖泊、水庫中的微塑料含量一般較高，例如國內(nèi)的三峽水庫[31]、 太 湖[33]， 以 及 國 外 的Winnipeg 湖[37]、Vembanad 湖[38]等水域。河口由于復(fù)雜的水文環(huán)境，強(qiáng)烈的水動(dòng)力條件可能會(huì)將微塑料帶到表層水體中。但對于水動(dòng)力條件較弱的河流微塑料會(huì)逐漸沉積，例如對渭河[27]中微塑料的研究發(fā)現(xiàn)，水樣中的微塑料含量低于沉積物中的含量，主要是低水流量和高砂含量導(dǎo)致微塑料的積累并影響了微塑料的分布。另外，微塑料分布與微塑料本身性質(zhì)有關(guān)，例如一些微塑料表面可以快速形成生物膜，逐漸累積后進(jìn)入沉積物中[29]；相比低密度的微塑料，高密度微塑料更易于從水中沉到沉積物中[31]。

微塑料的分布還與采樣方法和分析方法密切相關(guān)。Zhao等[25]調(diào)查的長江河口微塑料豐度遠(yuǎn)低于其先前研究[26]的長江河口微塑料豐度（低25 倍以上），這種差異一方面來自微塑料分析方法不同，另一方面是選擇的時(shí)間跨度不同。另外，微塑料的豐度、類型和粒徑等分布與選擇的網(wǎng)格尺寸有關(guān)，一般網(wǎng)格越小捕獲的微塑料越多。因此，微塑料采樣和分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化以及進(jìn)行長期、系統(tǒng)的監(jiān)測調(diào)查有利于獲得更具代表性的微塑料分布情況。

2 淡水環(huán)境中微塑料對污染物的吸附

2.1 淡水環(huán)境中微塑料對污染物的吸附研究現(xiàn)狀

微塑料可以吸附各種傳統(tǒng)型污染物，例如多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）、多氯聯(lián)苯（polychlorinated biphenyls, PCBs）和金屬等[42-43]。在廣東飛來峽水庫[44]的地表水中發(fā)泡PS、PE 和PP 攜帶的PAHs 濃度達(dá)到了282.4～427.3ng/g。對北江河流中微塑料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)微塑料攜帶多種金屬[45]。

近年來，藥物和其他所謂的“新興污染物”在環(huán)境中幾乎無處不在，盡管其濃度為痕量或超痕量（低于ng/L），但已成為人們十分關(guān)注的問題[46]。個(gè)人護(hù)理品、藥物和其他新興污染物在污水、地表水和地下水、降水以及在飲用水中均被檢測到[47]。如多鹵咔唑作為一種新型有機(jī)污染物，在中國太湖中已檢測到它們的存在[48-49]。

水環(huán)境中微塑料對傳統(tǒng)型污染物和新興污染物的吸附行為見表2。污染物在微塑料上的吸附動(dòng)力學(xué)，一般采取擬一級(jí)和擬二級(jí)模型來擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。吸附等溫線常采用線性模型和非線性模型（包括Langmuir 模型和Freundlich 模型）進(jìn)行模擬。Langmuir 模型假設(shè)單層吸附，F(xiàn)reundlich 模型假設(shè)多層吸附。一般來說，吸附非線性越大，表明吸附位點(diǎn)的分布越不均勻，這可能是由特定的吸著物-吸附劑相互作用引起的，同時(shí)非線性也表明吸附過程中存在孔隙填充機(jī)制。本文通過總結(jié)微塑料對污染物的吸附，可以更好了解在淡水環(huán)境中微塑料與污染物的吸附機(jī)制和微塑料攜帶污染物的能力。

2.2 影響微塑料與污染物吸附的因素

影響微塑料與污染物吸附的因素包括以下幾個(gè)方面。

第一，微塑料自身的性質(zhì)。Teuten 等[63]和Wang 等[64]曾報(bào)道橡膠態(tài)塑料對有機(jī)污染物的吸附能力比玻璃態(tài)塑料強(qiáng)，但在玻璃態(tài)微塑料PS 和橡膠態(tài)微塑料PE 吸附鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)PS 對污染物吸附能力強(qiáng)于PE，其中PE 具有較大的表面積，這說明微塑料的橡膠態(tài)和表面積并不是吸附的主導(dǎo)因素，PS 對鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)的較強(qiáng)吸附能力可能歸因于PS與污染物之間的ПП作用[53]。同時(shí)尺寸效應(yīng)不可忽視，一般小尺寸微塑料會(huì)增強(qiáng)吸附作用，但減小到一定值會(huì)增強(qiáng)微塑料聚集反而降低吸附作用[65]。另外，Guo 等[66]表明低結(jié)晶度的微塑料能積累更多疏水有機(jī)污染物，但結(jié)晶度對原始和老化微塑料吸附能力的影響可能不同[57]。

第二，污染物的性質(zhì)。辛醇-水分配系數(shù)（lgKow）可以衡量污染物的疏水性，一般lgKow值越大表明疏水性越強(qiáng)，而疏水性污染物更易于被微塑料吸附。例如，隨著抗生素CBZ、EE2、TCS 和4MBC 的lgKow值（分別為2.45、3.67、4.76、5.1）逐漸增大，PE 對其吸附能力也逐漸增強(qiáng)[54]。同樣的，PVC 對雙酚類污染物（BPAF、BPB、BPA、BPF和BPS）的吸附能力很大程度取決于污染物的疏水性能[52]。

第三，暴露在環(huán)境中的微塑料會(huì)由于環(huán)境改變而影響吸附行為。水環(huán)境中的pH 和離子強(qiáng)度在某種程度上可以影響靜電相互作用從而影響微塑料對吸附質(zhì)的吸附[57]；溫度的升高，吸附分子的遷移率和溶解度增大，微塑料與污染物間的范德華力減小，從而改變吸附能力[67]；溶解性有機(jī)物可能與目標(biāo)污染物競爭活性位點(diǎn)，但也有研究表明溶解性有機(jī)物的存在對微塑料吸附污染物的影響很小[53,55,68]或可以促進(jìn)微塑料對污染物的吸附[56]。另外，微塑料上生物膜的形成會(huì)促進(jìn)污染物的聚集[69]。微塑料的老化[57-58,70]也會(huì)改變微塑料的結(jié)構(gòu)，同時(shí)會(huì)有含氧官能團(tuán)生成，導(dǎo)致微塑料親水性增強(qiáng)、吸附污染物能力發(fā)生改變。

3 微塑料對淡水生物的生物毒性

3.1 微塑料的單一生物毒性

微塑料對水生生物首先表現(xiàn)為生物蓄積性。大量研究已證明無脊椎動(dòng)物[71-72]、魚類[73-76]等淡水生物都能攝入一定量的微塑料。例如，在澳大利亞城市濕地[77]中檢測微塑料污染情況，利用東部食蚊魚（Gambusia holbrooki）作為生物指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)19.4%的魚身體部分微塑料含量為0.6個(gè)/條，7.2%的魚頭部微塑料含量為0.1個(gè)/條，PE是主要類型。同時(shí)，Set?l? 等[78]實(shí)驗(yàn)證明微塑料可以通過食物鏈轉(zhuǎn)移到更高的營養(yǎng)級(jí)。

其次，微塑料對淡水生物的生長、繁殖能力、存活等表現(xiàn)出暴露影響[79]。在淡水系統(tǒng)中，藻類作為重要的初級(jí)生產(chǎn)者，它們的變化會(huì)最終影響水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[80]，所以它常用作監(jiān)測和評(píng)估水質(zhì)量的重要指標(biāo)[81]。淡水動(dòng)物包括無脊椎和脊椎動(dòng)物在淡水生態(tài)系統(tǒng)中同樣具有重要的地位。水生生物調(diào)節(jié)外部環(huán)境能力有限從而易受外來污染物的干擾。因此，本文總結(jié)了微塑料對部分淡水生物的影響，如表3所示。

從表3可以看出，淡水環(huán)境中的藻類、無脊椎和脊椎動(dòng)物在微塑料存在時(shí)都受到不同程度的影響，其中微塑料對淡水生物的毒性作用受很多因素約束。

微塑料的特性，如類型、粒徑、濃度、形狀，能表現(xiàn)出對淡水生物不同的影響。Wu 等[82]的研究表明在特定微塑料濃度下，PVC、PP 會(huì)影響淡水藻類生長，特別是PVC 更極大地抑制了藻類的光合作用。在其他實(shí)驗(yàn)條件相似情況下，采用的PA、PS對鉤蝦（Gammarus fossarum）[89]的暴露影響不同（見表3）。微塑料對生物的影響還表現(xiàn)出尺寸效應(yīng)，如較小粒徑的微塑料對大型溞（Daphnia magna）[85]、搖蚊（Chironomus tepperi）[86]和溪流搖蚊（Chironomus riparius）[87]毒性更大，可能是較小粒徑的微塑料與大型溞、搖蚊攝取的食物尺寸相似，因此對它們的成長、存活等造成危害。微塑料濃度也是一個(gè)重要因素，例如大型溞（Daphnia magna）[85]攝入1μm PE 引起的固定化與PE 劑量呈正相關(guān)。此外，不規(guī)則形狀的微塑料對生物有影響，如Silva 等[87]研究表明不規(guī)則的PE 即使在最低測試濃度下對搖蚊影響依然顯著。

表3 微塑料對淡水生物的影響

微塑料的存在可能對雌性無脊椎動(dòng)物的生長影響更大，如小粒徑、低濃度微塑料下，雌性溪流搖蚊（Chironomus riparius）[87]的出現(xiàn)明顯延遲。生物在不同成長階段受微塑料影響可能不同，如蚤狀鉤蝦（Gammarus pulex）[88]在PET 暴露下，幼蝦時(shí)期比成蝦時(shí)期具有更高的相對攝食活動(dòng)以及能量儲(chǔ)備和較短的蛻皮周期。另外，微塑料對蚤狀鉤蝦（Gammarus pulex）[88]和端足蟲（Hyalella azteca）[90]的影響表明生物進(jìn)食等活動(dòng)與微塑料暴露時(shí)間密切相關(guān)。同時(shí)，熱帶爪蟾（Xenopus tropicalis）[93]在測試濃度下能大量攝取PS微塑料，但并不影響游泳能力；斑馬魚（Danio rerio）[91]也能攝取大量PS 微塑料，但游泳能力明顯降低，除了測試的粒徑和濃度等因素影響外，可能還與物種特異性差異有關(guān)。

3.2 微塑料與污染物的復(fù)合生物毒性

微塑料由于比表面積大、疏水等特性，在水體中往往會(huì)作為污染物的吸附載體。污染物被微塑料吸附之后會(huì)影響到它們在水體環(huán)境中的分布和降解等，這種聯(lián)合作用也可能引起不可預(yù)測的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[94]。因此，微塑料與污染物對水生生物的復(fù)合作用不容忽視。

一方面，有研究表明微塑料的存在能降低環(huán)境污染物對淡水生物的毒性。Rehse等[95]發(fā)現(xiàn)PA與雙酚A 聯(lián)合作用使大型溞（Daphnia magna）固定化下降，PA存在時(shí)降低了雙酚A對浮游動(dòng)物的影響。Oliveira 等[96]研究表明相比于單獨(dú)作用，微塑料減少了河蜆（Corbicula fluminea）對汞的生物富集且微塑料與汞呈拮抗作用。Zhang等[97]研究PS-MPs和羅紅霉素對淡水紅羅非魚（Red tilapia）的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，相比于羅紅霉素本身，PS-MPs 緩解了羅紅霉素引起的神經(jīng)毒性；魚肝臟體內(nèi)超氧化物歧化酶活性增強(qiáng)、丙二醛含量下降，表明氧化傷害被減輕。另一方面，一些研究表明微塑料的存在會(huì)加劇污染物對淡水生物的毒性。相比抗菌劑氟苯尼考對淡水河蜆（Corbicula fluminea）單獨(dú)作用，微塑料與氟苯尼考高濃度的混合物聯(lián)合作用時(shí)毒性增強(qiáng)，其中進(jìn)食和膽堿酯酶活性明顯被抑制，同時(shí)抗氧化酶和脂質(zhì)過氧化水平增加[98]。微塑料與Cr(Ⅵ)同時(shí)暴露使小眼長臀鰕虎魚（Pomatoschistus microps）捕食能力、乙酰膽堿酯酶活性顯著降低[99]。但微塑料與污染物在實(shí)際環(huán)境暴露場景下的聯(lián)合效應(yīng)十分復(fù)雜，因此需要進(jìn)一步研究環(huán)境相關(guān)條件下微塑料與污染物對淡水生物的復(fù)合毒理效應(yīng)。

4 微塑料污染的控制

根據(jù)淡水環(huán)境中微塑料的來源，微塑料污染的控制主要包括源頭控制、污水處理廠中微塑料的去除和淡水環(huán)境中微塑料污染的修復(fù)等幾個(gè)方面。

4.1 源頭控制

塑料的大量生產(chǎn)已經(jīng)造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。我國雖然頒布了塑料垃圾管理的相關(guān)規(guī)定，但由于塑料產(chǎn)品滲透到人們生活的方方面面，導(dǎo)致實(shí)際執(zhí)行效率與預(yù)期有較大的差距。未來仍需減少塑料的生產(chǎn)，尋找可生物降解的替代品，同時(shí)還需加強(qiáng)塑料的回收和循環(huán)利用。

個(gè)人護(hù)理品和化妝品中含有的微塑料會(huì)釋放到淡水中造成環(huán)境污染，目前很多國家已經(jīng)采取了相應(yīng)的措施。在美國，伊利諾斯州成為第一個(gè)頒布禁止生產(chǎn)和銷售含有微珠產(chǎn)品法令的州；荷蘭、奧地利、盧森堡、比利時(shí)和瑞典也聯(lián)合發(fā)出了禁止個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中使用微塑料的聲明[100]。另外，來自超過30 個(gè)國家的70 多個(gè)非政府組織正致力于禁止個(gè)人護(hù)理用品使用微珠的立法相關(guān)工作[101]。未來會(huì)有更多的國家頒布相應(yīng)的法律法規(guī)禁止含有微塑料的個(gè)人護(hù)理品和化妝品的生產(chǎn)和銷售。

另外，在洗衣過程中會(huì)產(chǎn)生大量微纖維，因此需要對家用洗衣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化處理以減少微纖維的釋放。

4.2 污水處理廠中微塑料的去除

污水處理廠對微塑料的去除有著非常重要的作用。

Yang 等[102]研究表明污水處理廠中微塑料的濃度隨處理的進(jìn)行逐漸降低。污水處理廠的初級(jí)處理可以去除污水中的大部分微塑料，該階段主要在沉砂池中通過除油、除砂和重力分離來去除可上浮和沉淀的微塑料[17]。利用二級(jí)處理可以進(jìn)一步去除污水中較大的微塑料，在此工藝中，污泥絮凝體和胞外聚合物在曝氣池中會(huì)促使殘留微塑料的聚集，然后將其沉淀在二沉池中。此外，二級(jí)處理中加入的絮凝劑會(huì)引起懸浮顆粒物的聚集從而促進(jìn)微塑料的去除[103]。同時(shí)，微塑料表面形成的生物膜可能改變微塑料的物理性質(zhì)，進(jìn)而影響二級(jí)處理過程中微塑料的去除[104]。三級(jí)處理能更有效地處理微塑料，這取決于應(yīng)用的處理工藝。Talvitie 等[105]比較了多種三級(jí)處理工藝對微塑料的去除影響，發(fā)現(xiàn)膜生物反應(yīng)器技術(shù)對微塑料的去除表現(xiàn)出最佳效果。三級(jí)處理后微塑料去除率已經(jīng)相當(dāng)高，但鑒于大量污水的排放，污水處理廠實(shí)際上仍是環(huán)境中微塑料的重要來源。

目前污水處理廠的工藝并不是為微塑料的去除所設(shè)計(jì)的，這導(dǎo)致污水處理廠出水仍含大量微塑料，需要針對微塑料的去除采取特定的處理工藝。如Li 等[106]提出了用動(dòng)態(tài)膜技術(shù)來去除微塑料。但應(yīng)用一個(gè)工藝時(shí)需要考慮到建設(shè)和運(yùn)行成本。一個(gè)經(jīng)濟(jì)可行的方法就是優(yōu)化目前污水處理廠的處理工藝來提高微塑料的去除率。另外，污水處理過程中大多微塑料會(huì)進(jìn)入到污泥中，污泥如果處置不當(dāng)會(huì)釋放出微塑料對環(huán)境造成污染，因此污水處理廠產(chǎn)生的污泥需要被妥善處置，以減少二次污染。

4.3 淡水環(huán)境中微塑料污染的修復(fù)

對于淡水環(huán)境中已經(jīng)引起的微塑料污染，需要采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)。

生物修復(fù)技術(shù)可以有效解決微塑料污染問題。例如，Yoshida 等[107]分離出一種新型細(xì)菌，即Ideonella sakaiensis201-F6，該菌株在與PET 作用時(shí)，將PET作為其主要能源和碳源，并且產(chǎn)生兩種水解酶將PET 轉(zhuǎn)化為單體。Yang 等[108]發(fā)現(xiàn)粉蟲的腸道細(xì)菌在PS 泡沫的降解和礦化過程中起著重要作用。同時(shí)，Yang 等[109]從蠟蟲或印度蛾腸道中分離出阿氏腸桿菌（Enterobacter asburiae）和芽孢桿菌屬（Bacillussp.），研究表明這兩種腸道細(xì)菌對PE 的降解均有顯著效果。另外，Paco 等[110]發(fā)現(xiàn)真菌海濤旋孢（Zalerion maritimum）也可用于PE 的生物降解。但目前該技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài)，工程應(yīng)用依然受限制。

5 微塑料污染的未來研究方向展望

本文通過總結(jié)國內(nèi)外淡水環(huán)境中微塑料的污染現(xiàn)狀、微塑料與污染物的相互作用以及微塑料對淡水生物造成的生物毒性，發(fā)現(xiàn)淡水生態(tài)系統(tǒng)正面臨著微塑料污染的威脅，因此提出微塑料污染的控制技術(shù)和方法。但是目前關(guān)于微塑料污染的研究還不夠完善，在此對微塑料污染的未來研究方向提出如下展望。

（1）目前微塑料與污染物的吸附大多在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下進(jìn)行，在野外環(huán)境中探究微塑料與污染物的吸附變得尤為重要。

（2）微塑料對淡水生物的暴露影響涉及復(fù)雜的因素，因此未來需要在環(huán)境條件下進(jìn)行研究，以便更好地評(píng)估微塑料對淡水生物的生物毒性。

（3）微塑料污染的控制十分重要，未來需要進(jìn)一步研究污水處理廠中微塑料的去除機(jī)理，優(yōu)化污水處理工藝的運(yùn)行參數(shù)，從而有效提高污水中微塑料的去除效果。另外，未來還迫切需要加強(qiáng)微塑料污染的源頭控制。生物修復(fù)技術(shù)盡管具有很大潛力，但目前仍處于初步探索階段，未來仍需要進(jìn)一步研究并加以推廣應(yīng)用。