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      微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸特性及其復(fù)合毒性效應(yīng)研究進(jìn)展

      2022-05-24 03:28:42劉沙沙陳諾楊曉茵
      關(guān)鍵詞:老化毒性塑料

      劉沙沙,陳諾,楊曉茵

      肇慶學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,廣東 肇慶 526061

      塑料及其制品的生產(chǎn)與使用給人們的生活帶來(lái)了極大的便利,但塑料進(jìn)入到環(huán)境中會(huì)逐漸分解破碎成微小的顆粒,當(dāng)粒徑小于5 mm時(shí)稱為微塑料。微塑料在環(huán)境中的存在周期長(zhǎng),容易發(fā)生遷移,被生物攝取后在體內(nèi)富集,對(duì)生物組織造成損傷;在水體中漂浮會(huì)影響光線的傳播,使海洋生物的活動(dòng)受到干擾(Sun et al.,2021;周倩等,2015;丁劍楠等,2017;邵媛媛等,2020)。此外,由于具有較大的比表面積,微塑料可以作為多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)、有機(jī)氯農(nóng)藥(OCPs)和抗生素等的吸附載體,進(jìn)而改變有機(jī)污染物的環(huán)境行為和毒性效應(yīng)(Tan et al.,2019;Yeo et al.,2020;陳雨露等,2021;薛穎昊等;2021;熊飛等,2021;周昌鑫等,2021)。已有的綜述論文對(duì)該方面的研究進(jìn)行了歸納總結(jié),但只側(cè)重在某一方面,例如微塑料與有機(jī)污染物的相互作用或?qū)ι锏穆?lián)合毒性效應(yīng),未對(duì)這兩部分的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的梳理。因此,本文在歸納微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸特性及影響因素的基礎(chǔ)上,總結(jié)了微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染對(duì)水生生物、植物、微生物及土壤動(dòng)物在個(gè)體、細(xì)胞和分子層面的毒性效應(yīng),并對(duì)未來(lái)的研究方向進(jìn)行展望,以期為微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及控制提供參考依據(jù)。

      1 微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附/解吸特性及影響因素

      微塑料的強(qiáng)疏水性使其可以與有機(jī)污染物發(fā)生相互作用,主要表現(xiàn)為對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸行為。微塑料通過(guò)氫鍵、靜電和疏水作用等多種機(jī)制對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行吸附,解吸是決定吸附態(tài)有機(jī)污染物流動(dòng)性的基礎(chǔ)過(guò)程(王一飛等,2019)。吸附和解吸過(guò)程共同影響有機(jī)污染物在微塑料表面的吸附量,解吸強(qiáng)度決定有機(jī)污染物從微塑料表面的再釋放程度,進(jìn)而影響有機(jī)污染物在環(huán)境中的遷移、分布和富集(Liu et al.,2018;Mohamed et al.,2019)。微塑料吸附-解吸有機(jī)污染物的過(guò)程與微塑料的種類、粒徑大小和老化程度等密切相關(guān),環(huán)境條件(溫度、pH和鹽度)的不斷變化及有機(jī)污染物的種類與性質(zhì)也會(huì)對(duì)微塑料的吸附-解吸特性產(chǎn)生影響(圖1)。

      圖1 微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸及影響因素Figure 1 Sorption-desorption of organic pollutants onto microplastics and its influencing factors

      1.1 微塑料的自身特性

      1.1.1 種類

      環(huán)境中常見(jiàn)的微塑料類型主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚碳酸酯(PC)和尼龍(Rayon)等(徐笠等,2021;俞海睿等,2021),Lee et al.(2013)指出PE微塑料對(duì)PAHs的吸附大于 PP,Rochman et al.(2013)研究發(fā)現(xiàn)微塑料對(duì)PAHs吸附量的大小順序?yàn)椋焊呙芏染垡蚁?HDPE)>低密度聚乙烯 (LDPE)>PP>PVC。張瑩(2017)進(jìn)行吸附等溫實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明,雖然LDPE和PS都是聚合物,但PS的單體結(jié)構(gòu)比LDPE多1個(gè)苯環(huán),導(dǎo)致LDPE對(duì)PAHs的吸附能力大于PS,PAHs在LDPE和PS上的吸附分別屬于分配作用和吸著作用。非極性的PE和PP只能通過(guò)范德華力的驅(qū)動(dòng)吸附有機(jī)污染物,而 PS中含有苯環(huán)取代基,易與PAHs和PCBs發(fā)生π-π鍵的相互作用,從而使 PS對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力更強(qiáng);由于極性的PA分子結(jié)構(gòu)中存在氨基官能團(tuán),其可能與環(huán)丙沙星和17β-雌二醇(E2)發(fā)生氫鍵作用,而表現(xiàn)出更強(qiáng)的吸附性能(Rochman et al.,2013;Velzeboer et al.,2014;Hüffer et al.,2016;Liu et al.,2016;Li et al.,2018;Liu et al.,2018)。PP 和 PE 吸附磺胺嘧啶和環(huán)丙沙星的機(jī)制主要是微孔填充和范德華力,PP對(duì)兩種抗生素的吸附量大于PE,可能是因?yàn)?PP的結(jié)晶度小于 PE,PP具有更加發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu),可為抗生素提供更多的吸附位點(diǎn)(陳雨露等,2021)。E2在PA、PU、高彈態(tài)(PP、HDPE和LDPE)和玻璃態(tài)(PS、PVC、PET和PC)微塑料上的分配系數(shù) Kd值遵循以下順序:PA>PU>HDPE>PP>LDPE>PS>PET>PC>PVC,除 PA 和 PU外,其他微塑料的Kd值與疏水性具有顯著的正相關(guān)性,即表面疏水性越大的微塑料對(duì) E2的吸附能力越強(qiáng);PA和PU的疏水性較弱,但兩者對(duì)E2的吸附能力要遠(yuǎn)大于其他微塑料,可能是因?yàn)镻A和PU的分子鏈中存在大量的酰胺鍵,它們可以作為氫鍵受體,E2中的羥基能夠作為氫鍵的供體,氫鍵作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于疏水作用,從而使PA和PU對(duì)E2具有較強(qiáng)的吸附能力(劉學(xué)敏,2020)。王文鋒(2018)通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩次解吸循環(huán)后,微塑料上菲的解吸率順序?yàn)椋篜VC>PS>PE。雙酚A(BPA)主要通過(guò)氫鍵作用吸附在PA上,該吸附過(guò)程幾乎是不可逆的,BPA基本沒(méi)有發(fā)生解吸;同樣由于氫鍵作用結(jié)合的 BPA和 PU存在一定程度的解吸,解吸率為4.7%,這可能是因?yàn)镻U的疏水性要大于PA,對(duì)其吸附BPA有一定的貢獻(xiàn);PU分子鏈中的苯環(huán)會(huì)造成空間位阻,影響B(tài)PA中羥基與PU中酰胺鍵的結(jié)合,同時(shí)可能在PU內(nèi)部形成一定的間隙而造成內(nèi)部擴(kuò)散,此為可逆的吸附,導(dǎo)致PU對(duì)BPA的吸附能力低于PA。高彈態(tài)微塑料PE和PP的無(wú)定形區(qū)結(jié)構(gòu)疏松且自由體積大,對(duì)BPA的吸附能力要顯著高于玻璃態(tài)的PVC和PET等(P≤0.05);BPA從PE和PP(70%—90%)上的解吸率要明顯大于PVC、PS和PET(0—45%),推測(cè)BPA在PP和PE上的吸附過(guò)程是可逆的,在PS、PVC和PET上是部分可逆的且解吸存在滯后性(劉學(xué)敏,2020)。

      從上面分析可知,不同微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸性能存在較大的差異,與微塑料的分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、結(jié)晶度、疏水性和極性等有關(guān)。具有特殊官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的微塑料(例如:氨基)對(duì)有機(jī)污染物的吸附效果更強(qiáng);結(jié)晶度越小的微塑料(例如:PP),可以具有更多的吸附位點(diǎn);高彈態(tài)的微塑料(例如:PP、PE)比玻璃態(tài)(例如:PS、PVC、PET和PC)的吸附能力強(qiáng),其解吸過(guò)程沒(méi)有滯后性,對(duì)有機(jī)污染物的解吸率較高;極性對(duì)微塑料吸附能力的影響存在不確定性,還需綜合考慮微塑料自身攜帶的官能團(tuán)。

      1.1.2 粒徑大小

      微塑料的粒徑大小會(huì)影響其與有機(jī)污染物的結(jié)合能力。菲和硝基苯在微米和納米級(jí)PS(30 μm—235 nm)表面的吸附量隨著粒徑的增大而顯著減小,但當(dāng)塑料的粒徑為50 nm時(shí),其對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力降低,這可能是因?yàn)榧{米級(jí)塑料的團(tuán)聚作用使其比表面積降低(Wang et al.,2019)。微塑料的粒徑越小,有機(jī)污染物在其上達(dá)到平衡所需的時(shí)間越短,吸附速率常數(shù)也越大。劉學(xué)敏(2020)利用 3 個(gè)粒度級(jí)(<150 μm、150—250 μm 和>250 μm)的線性低密度聚乙烯(LLDPE)對(duì)E2進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著粒徑的增大,LLDPE吸附E2的能力逐漸下降,吸附量從 20 ng·g-1降到 16.2 ng·g-1。在模擬海水中,當(dāng)粒徑從2—5 mm降低到0.15—0.45 mm時(shí),PP對(duì)3, 6-二溴咔唑的吸附速率從12%增加到28%,對(duì)1, 3, 6, 8-四溴咔唑的吸附速率從11%增加到38%,但當(dāng)粒徑過(guò)小時(shí),塑料顆粒會(huì)發(fā)生聚集導(dǎo)致PP的吸附能力降低(Zhang et al.,2019)。納米級(jí)PS(70 nm)對(duì)PCBs的吸附量是微米級(jí)PE(10—180 μm)的1—2倍,PE對(duì)PCB-77、PCB-126和PCB-180的吸附系數(shù)(logKf)分別為 6.62、7.96和 6.85,PS的 logKf分別為 34.02、81.43和139.12,這說(shuō)明微塑料的粒徑越小,對(duì)PCBs的吸附能力越強(qiáng)(Velzeboer et al.,2014)。Zhang et al.(2020)研究發(fā)現(xiàn)粒徑為4 mm的PE、PP和PS對(duì) 2-硝基芴的吸附量低于 100 μg·g-1,當(dāng) PE、PP 和PS的粒徑從1.7 mm降低到0.15 mm時(shí),它們對(duì)2-硝基芴的吸附量分別提高了 0.28%—1.66%、0.30%—1.63%和 10.30%—15.78%,通過(guò)線性分析可知 PE、PP和 PS的粒徑大小與其吸附量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。Teuten et al.(2007)的研究指出塑料顆粒的粒徑越小,先前吸附到微塑料上的有機(jī)污染物的解吸速率越快,粒徑為200—250 μm的PVC對(duì)菲的解 吸 速 率 常 數(shù) (1.04±0.05) 小 于 127 μm 的(0.85±0.16)。

      微塑料的粒徑越小,比表面積越大,可以提供更多的吸附位點(diǎn),這將增加其對(duì)有機(jī)污染物的吸附量。但當(dāng)微塑料粒徑過(guò)小時(shí),其團(tuán)聚作用增強(qiáng),比表面積減小,從而降低微塑料與有機(jī)污染物的結(jié)合能力。由此可見(jiàn),粒徑對(duì)微塑料吸附有機(jī)污染物的影響是尺寸和團(tuán)聚作用的綜合結(jié)果(王一飛等,2019;劉學(xué)敏,2020)。然而,關(guān)于粒徑大小對(duì)微塑料解吸有機(jī)污染物影響的研究還有待加強(qiáng)。

      1.1.3 老化程度

      在自然環(huán)境中,微塑料經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物降解等作用會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象,其表面形貌、尺寸大小、官能團(tuán)、結(jié)晶度等都會(huì)發(fā)生變化。隨著老化過(guò)程的進(jìn)行,可能會(huì)改變微塑料與有機(jī)污染物的相互作用及機(jī)制,老化后的微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附更加復(fù)雜(馬思睿等,2020)。經(jīng)10%過(guò)氧化氫(H2O2)+紫外光照射(UV)老化后PS的含氧官能團(tuán)(羧基、醛基和羥基)增加,形成了表面氧化層,官能團(tuán)的存在也會(huì)同周圍環(huán)境中的水分子形成氫鍵,減少有機(jī)污染物的吸附位點(diǎn),阻礙吸附過(guò)程的進(jìn)行(Hüffer et al.,2018)。微塑料在UV老化和UV+10% H2O2老化過(guò)程中表面極性增強(qiáng),可在一定程度上減小對(duì)疏水性有機(jī)物的吸附量,UV老化后的PE和PS對(duì)9-硝基蒽的吸附量分別減少了 5.47%—10.47%和 0.23%—16.89%,UV+10% H2O2老化12 h后的PS對(duì)9-硝基蒽的吸附量降低了33.76%(Zhang et al.,2020)。UV老化過(guò)程導(dǎo)致PS微塑料對(duì)苯系物的吸附能力減弱,分配系數(shù)從1.01—1.60 降低到 0.680—1.40(Muller et al.,2018)。Liu et al.(2019)的研究表明經(jīng)UV老化后的PVC和 PS對(duì)環(huán)丙沙星的吸附效果分別提高了 20.4%和123.3%,氫鍵作用是其主要的吸附機(jī)制,老化微塑料表面的含氧基團(tuán)降低了其疏水性,從而對(duì)親水性的環(huán)丙沙星的吸附能力增強(qiáng);同樣的原因也被用來(lái)解釋土霉素在老化PS上吸附量增大的現(xiàn)象(Zhang et al.,2018)。在實(shí)際環(huán)境中,PCBs和PAHs至少需要6個(gè)月才能在HDPE、LDPE和PP微塑料上達(dá)到吸附平衡,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在實(shí)驗(yàn)室研究所需要的吸附時(shí)間,這可能是因?yàn)閷?shí)際環(huán)境中的微塑料在太陽(yáng)輻射、水、大氣及生物的作用下會(huì)不斷發(fā)生老化,從而影響有機(jī)污染物在其表面的擴(kuò)散(Rochman et al.,2013)。UV/水(H2O)、UV/H2O2和UV/次氯酸鈉(NaClO)老化后的PS微塑料對(duì)BPA的吸附能力有不同程度的降低,其吸附能力順序?yàn)?PS>PSUV/H2O>PS-UV/H2O2>PS-UV/NaClO,老化過(guò)程引起B(yǎng)PA與PS之間的疏水作用減弱,并導(dǎo)致PS的結(jié)晶度增加,從而降低了PS對(duì)BPA的吸附量;老化的PS具有更大的比表面積,能夠?yàn)锽PA提供更多的有效吸附位點(diǎn);老化后PS表面含有更多的極性官能團(tuán),親水性更強(qiáng),抑制了PS與BPA的結(jié)合;PS-UV/H2O2老化后在微塑料表面存在交聯(lián)現(xiàn)象,導(dǎo)致孔隙更多而提供的吸附位點(diǎn)也更多(劉學(xué)敏,2020)。UV/H2O老化會(huì)導(dǎo)致PS變脆,解吸過(guò)程中微塑料顆粒可能會(huì)發(fā)生破碎,使得塑料顆粒的粒徑更小,因而發(fā)生了BPA的再吸附行為,吸附能力增強(qiáng)(劉學(xué)敏,2020)。NaNO3-UV老化和臭氧(O3)老化后的PS表面官能團(tuán)會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致4-壬基酚與微塑料之間通過(guò)氫鍵作用發(fā)生不可逆吸附,從而減慢了其解吸過(guò)程,PS、NaNO3-UV-PS和 O3-PS的解吸率分別為(37.2%±2.23%)、(11.7%±1.53%) 和 (17.9%±1.27%)(Liu et al.,2019);NaNO3-UV和O3老化作用還可以改變PS的聚合物結(jié)構(gòu)和增加孔隙體積,從而降低芘從微塑料表面的擴(kuò)散速度和解吸過(guò)程,PS、NaNO3-UV-PS和O3-PS對(duì)芘的解吸速率常數(shù)分別為1.151、0.091和0.177(Liu et al.,2019)。經(jīng)過(guò)硫酸鉀老化處理的聚乳酸(PLA)、PET和PP對(duì)四環(huán)素具有更高的解吸能力,其攜帶的四環(huán)素更容易釋放到水生環(huán)境中(孔凡星等,2021)。

      微塑料的老化過(guò)程是不可避免的,老化后的微塑料表現(xiàn)出與原始塑料不同的理化性質(zhì),進(jìn)而影響其對(duì)環(huán)境中有機(jī)污染物的吸附。親水性有機(jī)污染物更容易在老化的微塑料表面發(fā)生吸附并解吸,而老化微塑料對(duì)疏水性有機(jī)污染物的吸附和解吸能力均降低。關(guān)于微塑料老化后對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸機(jī)理目前還未達(dá)成統(tǒng)一的結(jié)論,與含氧官能團(tuán)的增加、結(jié)晶度的變化和比表面積的增大等有關(guān)。

      1.2 環(huán)境因素

      1.2.1 溫度

      PP對(duì)3, 3, 4, 4-四氯聯(lián)苯(PCB 77)的吸附能力隨著溫度的升高而降低,因?yàn)闇囟壬邥?huì)降低溶液的表面張力,阻礙PP與PCB 77之間的相互作用(Zhan et al.,2016)。由于 17α-乙炔基雌二醇(EE2)的吸附自由能隨著溫度的升高而增加,PVC、PP和PE對(duì)EE2的吸附效果隨著溫度的升高而降低(Lu et al.,2021)。吸附熱力學(xué)模型的研究結(jié)果表明,微塑料對(duì)抗生素的吸附是自發(fā)吸熱過(guò)程,隨著溫度的升高自發(fā)趨勢(shì)越大,溫度越高,PVC、PP、PE和PS對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附效果越好(龐敬文,2018)。Xu et al.(2019)指出當(dāng)溫度從 5 ℃增加到 15 ℃時(shí),PE、PP、PS和PA微塑料對(duì)PBDEs的吸附量也逐漸增加,因?yàn)闇囟壬邥?huì)增加有機(jī)污染物的流動(dòng)性和溶解度,降低微塑料和有機(jī)污染物之間的范德華力。熱力學(xué)研究的結(jié)果表明,溫度升高促進(jìn)了PE微塑料對(duì)3種殺蟲(chóng)劑(苯醚甲環(huán)唑、噻嗪酮和吡蟲(chóng)啉)的吸附,分子間的范德華力和微孔填充是主要的吸附機(jī)制(Li et al.,2021)。Bakir et al.(2014a;2014b)通過(guò)PE和PVC對(duì)滴滴涕、菲、全氟辛酸和鄰苯二甲酸乙基己酯的解吸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),升高溫度可增強(qiáng)有機(jī)污染物從微塑料表面的解吸作用。

      溫度升高可以通過(guò)增強(qiáng)有機(jī)污染物的流動(dòng)性來(lái)增加其與微塑料的接觸機(jī)會(huì);但高溫會(huì)降低有機(jī)污染物的表面張力而導(dǎo)致溶解度降低,從而降低其與微塑料的相互作用。因此,溫度對(duì)微塑料吸附-解吸有機(jī)污染物的影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,需要綜合考慮多方面的因素。

      1.2.2 pH

      在海水體系中微塑料均帶負(fù)電荷,隨著pH值的升高去質(zhì)子化作用使甲氧芐啶(TMP)也帶負(fù)電荷,因靜電排斥作用導(dǎo)致TMP在PP、PS、PVC、PE和 PA表面的分配系數(shù)分別降低了 59.53%、23.24%、35.20%、22.79%和 65.56%(Li et al.,2018)。當(dāng) pH值從 7降低至 3時(shí),PE對(duì)全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附量分別從 0.6 μg·g-1增加到 1.8 μg·g-1,因?yàn)樵诘蚿H條件下PE表面發(fā)生質(zhì)子化而呈正電性,易于吸附陰離子形態(tài)的PFOS(Wang et al.,2015)。微塑料表面的電負(fù)性隨著pH的升高而增加,其與泰樂(lè)菌素之間的靜電引力減小,導(dǎo)致PVC、PP、PE和PS對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附量隨著pH的升高而減少(Guo et al.,2018;龐敬文,2018)??追残堑龋?021)的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)初始pH值在3—7范圍內(nèi),PLA、PET和PP微塑料對(duì)四環(huán)素的吸附能力隨著pH的增加而增強(qiáng);在PH值為6或7時(shí),微塑料的吸附能力達(dá)到最大值,之后隨著pH值進(jìn)一步增大,其吸附能力不斷下降。BPA在微塑料上的吸附量隨著溶液pH值從3升高到11而不斷降低,可能是因?yàn)锽PA在較高的pH環(huán)境下具有更大的溶解度和親水性,還與不同pH下BPA的存在形式和微塑料的表面電荷分布相關(guān)(Liu et al.,2019)。pH可以改變微塑料的表面電荷,進(jìn)而影響其與有機(jī)污染物之間的靜電相互作用,pH值從 7升高到8.5或者降低到5.5都可以促進(jìn)PS對(duì)腈菌唑和己唑醇的吸附,但對(duì)三唑醇的吸附效果影響不大(Fang et al.,2019)。在模擬腸液中,當(dāng)pH值由4升高到7時(shí),PE對(duì)原油的吸附量逐漸增加,最大吸附容量(Qmax)從 4.92 mg·g-1增加到 13.75 mg·g-1,可能是在不同pH的溶液中微塑料顆粒形成的團(tuán)聚體大小不一樣導(dǎo)致的;原油在PE上的解吸強(qiáng)度隨著pH值的增大而降低,在高和低pH值體系中吸附在PE上的原油質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 16 mg·g-1和8 mg·g-1,這說(shuō)明吸附能力越高,其解吸效果越差(Shan et al.,2020)。隨著pH值的升高,PP、HDPE和PET對(duì)雙氯芬酸和甲硝唑的解吸能力增強(qiáng),因?yàn)樵趬A性條件下微塑料與有機(jī)污染物都是帶負(fù)電荷的,導(dǎo)致兩者之間具有更高的靜電斥力;相反,在酸性情況下微塑料是帶正電荷的,從而容易與帶負(fù)電荷的有機(jī)污染物發(fā)生吸附作用(Munoz et al.,2021)。

      pH通過(guò)改變微塑料和有機(jī)污染物的表面電荷而影響兩者之間的靜電作用,當(dāng)pH值高于微塑料的Zeta電位時(shí),微塑料帶負(fù)電,若此時(shí)有機(jī)污染物帶負(fù)電荷,則產(chǎn)生靜電斥力,使吸附水平下降;當(dāng)pH值低于Zeta電位時(shí),微塑料帶正電荷,則與帶負(fù)電荷的有機(jī)污染物產(chǎn)生靜電引力;pH的升高會(huì)使可電離的有機(jī)污染物帶負(fù)電荷,與微塑料呈現(xiàn)出靜電吸附或排斥作用;這些最終都會(huì)影響微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附效果(王一飛等,2019;徐笠等,2021)。

      1.2.3 鹽度

      在不同鹽度的溶液中,微塑料吸附有機(jī)污染物的能力也會(huì)不同。高鹽度的環(huán)境條件會(huì)增強(qiáng)其誘導(dǎo)的偶極效應(yīng),促使PAHs吸附在微塑料上(Bakir et al.,2014b;Wang et al.,2015)。譚祥玲(2020)的研究發(fā)現(xiàn),菲在鹽度較高的海水中的吸附量要高于在純水體系中,是通過(guò)物理和化學(xué)吸附共同作用的多層吸附機(jī)制。PS對(duì)己唑醇、腈菌唑和三唑醇的吸附能力隨著鹽度的增大而增強(qiáng),鹽離子通過(guò)鹽析作用增強(qiáng)有機(jī)污染物的疏水性,提高其在微塑料上的附著能力,促使微塑料通過(guò)疏水相互作用對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行吸附(Fang et al.,2019)。當(dāng)鹽度從1%升高到14%時(shí),微塑料對(duì)3, 6-二溴咔唑和1, 3, 6, 8-四溴咔唑的吸附能力逐漸增強(qiáng),主要是因?yàn)橛袡C(jī)污染物的溶解度隨著鹽度的升高而降低以及當(dāng)達(dá)到吸附平衡后形成懸浮膠體系統(tǒng),這些都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生絮凝作用而引起體系中固態(tài)污染物含量增加,從而增加吸附速率;然而當(dāng)鹽度超過(guò)14%后,NaCl可能會(huì)與有機(jī)污染物發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附,使微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附效果降低(Zhang et al.,2019)。Guo et al.(2019)指出鹽度的增加會(huì)顯著抑制 PA、PE、PET、PVC和PP對(duì)磺胺甲惡唑的吸附能力;在海水體系中微塑料對(duì)抗生素、全氟化合物(PFCs)的吸附量要低于純水體系中(Li et al.,2018;Llorca et al.,2018);Na+的濃度會(huì)隨著鹽度的增加而升高,Na+可通過(guò)靜電引力吸附在帶負(fù)電荷的微塑料表面,同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中酸性基團(tuán)可以被H+取代而影響氫鍵的形成,最終導(dǎo)致微塑料對(duì)有機(jī)污染的吸附能力降低(Aristilde et al.,2010)。但Bakir et al.(2014b)發(fā)現(xiàn),菲在微塑料上的吸附量與水體中菲的濃度有關(guān),與鹽度的相關(guān)性較小。在海水體系中存在大量的鹽而使 BPA從微塑料上的解吸受到抑制(劉學(xué)敏,2020);Bakir et al.(2014a)的研究證明在海水中菲和滴滴涕(DDT)從PE和PVC微塑料上的解吸程度要低于模擬體液中。

      鹽度會(huì)影響大多數(shù)微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附作用,主要表現(xiàn)為鹽度升高誘發(fā)的鹽析作用增強(qiáng)了吸附效率,高鹽度情況下 Na+由于存在競(jìng)爭(zhēng)吸附呈現(xiàn)出對(duì)吸附和解吸的抑制作用。因此,鹽度對(duì)微塑料吸附/解吸有機(jī)污染物的影響也比較復(fù)雜,在目前的相關(guān)研究中,關(guān)于鹽度對(duì)有機(jī)污染物在微塑料上吸附-解吸行為的影響并不一致。

      1.3 有機(jī)污染物的種類與性質(zhì)

      環(huán)境中與微塑料共存的有機(jī)污染物種類很多,主要包括 PCBs、PBDEs、OCPs、PAHs、BPA、PFCs和抗生素等,不同有機(jī)污染物在微塑料上的吸附-解吸情況存在差異(劉海朱等,2020)。Guo et al.(2012)等研究發(fā)現(xiàn),菲、萘、林丹和1-萘酚的分子結(jié)構(gòu)是影響微塑料顆粒(PE、PS和聚苯醚)對(duì)其吸附的重要因素。PAHs、PCBs和OCPs含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),水溶性較低,在海洋中更容易吸附到塑料顆粒表面(鄒亞丹等,2017);PVC微塑料對(duì)疏水性越強(qiáng)的雙酚類化合物(BPA、BPS、BPF、BPB和BPAF)的吸附量越大,非共價(jià)鍵(氫鍵和鹵素鍵)會(huì)促進(jìn)雙酚類化合物在 PVC上的吸附過(guò)程(Wu et al.,2019)?;前粪奏ぴ谖⑺芰仙系奈饺萘肯啾缺椒痈叱黾s 2—4 mg·L-1,可能是因?yàn)楸椒拥恼链?水分配系數(shù)(Kow)為1.46,親水性較好,與微塑料的吸附作用較弱,吸附機(jī)制主要為孔隙填充和離子鍵作用;磺胺嘧啶具有一定的疏水性,更容易吸附在微塑料表面(馬麗娜,2020)。PE對(duì)正己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、氯苯、苯甲酸乙酯和萘的吸附能力與有機(jī)污染物的 Kow呈顯著正相關(guān)關(guān)系(Hüffer et al.,2016)。卡馬西平、17α-乙炔雌二醇、三氯生(TCS)和4-甲基亞芐基樟腦的疏水性依次增大,PE對(duì)它們的Kd值分別為191.4、311.5、5140和53225 L·kg-1,吸附能力呈依次增強(qiáng)的趨勢(shì)(Wu et al.,2016)。然而,屬于統(tǒng)一類別的有機(jī)污染物在微塑料表面的吸附強(qiáng)度也會(huì)存在差別,例如抗生素是可電離的有機(jī)污染物,但其特定的官能團(tuán)使它們的電離常數(shù)差異很大,Kf的大小順序?yàn)榄h(huán)丙沙星>阿莫西林>甲氧芐啶>磺胺嘧啶>四環(huán)素(Li et al.,2018)。

      由此可見(jiàn),有機(jī)污染物的分子結(jié)構(gòu)和疏水性是決定其在微塑料上吸附強(qiáng)弱程度的重要因素,含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)污染物更容易被微塑料吸附;疏水性強(qiáng)的有機(jī)污染物易與微塑料發(fā)生吸附作用,主要與有機(jī)污染物的Kow值密切相關(guān);微塑料對(duì)可電離有機(jī)污染物的吸附作用受其電離常數(shù)的影響。

      2 微塑料與有機(jī)污染物的復(fù)合毒性效應(yīng)

      微塑料的長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)環(huán)境中的生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)。微塑料由于具有較大的比表面積和強(qiáng)疏水性,對(duì)有機(jī)污染物具有吸附作用,從而改變(增強(qiáng)或抑制)有機(jī)污染物的毒性。微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染可能引起生物體分子、組織、細(xì)胞和行為方面的改變(屈沙沙等,2017),目前對(duì)微塑料-有機(jī)污染物毒性效應(yīng)的研究主要集中在水生生物和植物方面,在土壤動(dòng)物和微生物方面的研究也逐步開(kāi)展起來(lái)(見(jiàn)圖2)。關(guān)注在微塑料和PAHs、抗生素、PBDEs等傳統(tǒng)有機(jī)污染物的聯(lián)合效應(yīng)研究上,有關(guān)微塑料與其他新興有機(jī)污染物之間的相互作用研究還存在欠缺。

      圖2 微塑料與有機(jī)污染物的聯(lián)合毒性效應(yīng)Figure 2 Combined toxic effects of microplastics and organic pollutants

      2.1 水生生物

      微塑料的添加明顯增加了菲在水蚤(D. magna)組織中的濃度,導(dǎo)致菲的毒性作用增強(qiáng)(Ma et al.,2016)。氟甲砜霉素-微塑料被河蜆(Corbicula fluminea)食用后產(chǎn)生了協(xié)同毒性,抑制了河蜆的攝食率、膽堿酯酶和異檸檬酸脫氫酶活性,增強(qiáng)了抗氧化酶活性和脂質(zhì)過(guò)氧化水平(Guilhermino et al.,2018)。粒徑為5 μm的PS減弱了苯并(a)芘(BaP)促炎作用的趨勢(shì),可能是因?yàn)槠湮茨苓M(jìn)入到斑馬魚(yú)(Danio rerio)細(xì)胞內(nèi);0.5 μm的PS因其容易被細(xì)胞攝取,可加重BaP對(duì)斑馬魚(yú)的毒性作用,例如通過(guò)促進(jìn) IFN-γ和 IL-6炎癥因子的表達(dá)等(徐雅雯等,2020)。PS能夠增強(qiáng)十溴聯(lián)苯醚(BDE-209)對(duì)櫛孔扇貝(Chlamys farreri)的細(xì)胞毒性、免疫損傷和遺傳毒性,但不會(huì)明顯增強(qiáng)BDE-209對(duì)消化腺細(xì)胞的影響(滕瑤,2018)。PS的存在會(huì)緩解羅非魚(yú)(Oreochromis niloticus)腦中由羅紅霉素造成的乙酰膽堿酯酶活性抑制,減輕羅非魚(yú)的神經(jīng)損傷(張閃閃,2019)。低質(zhì)量濃度(2 μg·L-1)的 PS可以恢復(fù)菲誘導(dǎo)的心臟發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)異常,將青鳉魚(yú)(Oryzias melastigma)的孵化率提高25.8%,降低畸形率和死亡率(Li et al.,2020)。PS降低了羅紅霉素對(duì)大型溞(Daphnia magna)覓食行為的抑制作用,但 PS和羅紅霉素的聯(lián)合暴露對(duì)大型溞的超氧化物歧化酶(SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性產(chǎn)生了協(xié)同抑制作用(姜航等,2019)。Zhu et al.(2019)的研究指出微塑料(PVC、PS和PE)和TCS對(duì)中肋骨條藻(Skeletonema costatum)的生長(zhǎng)均具有明顯的抑制作用,但微塑料在吸附TCS的同時(shí)會(huì)發(fā)生聚集現(xiàn)象,微塑料-TCS復(fù)合污染對(duì)中肋骨條藻的毒性作用相比于單一微塑料或TCS脅迫時(shí)降低。Yang et al.(2020)研究發(fā)現(xiàn)微塑料的添加減輕了壬基苯酚對(duì)蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生長(zhǎng)和光合作用的抑制作用,降低了壬基苯酚誘發(fā)的活性氧的產(chǎn)生量,表現(xiàn)為SOD、CAT活性降低和丙二醛含量減少,這可能是因?yàn)槲⑺芰系奈阶饔媒档土巳苫椒釉谌芤褐械臐舛?,從而減輕了對(duì)小球藻的直接毒性作用。氨基修飾的 PS增強(qiáng)了草甘膦對(duì)銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)的毒性作用,包括抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)、促進(jìn)藻毒素的釋放和降低葉綠素a含量等(馬新剛等,2021)。

      微塑料會(huì)重構(gòu)有機(jī)污染物對(duì)水生生物的毒性效應(yīng),例如表現(xiàn)在酶活性、生長(zhǎng)繁殖、炎癥、免疫系統(tǒng)、活性氧、遺傳毒性和基因表達(dá)等的變化。根據(jù)微塑料及有機(jī)污染物種類的不同,二者表現(xiàn)為協(xié)同或拮抗毒性作用。微塑料和有機(jī)污染物進(jìn)入到生物體內(nèi),經(jīng)過(guò)解吸作用后,有機(jī)污染物被生物體吸收,毒性增強(qiáng),呈現(xiàn)出協(xié)同作用;微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力較強(qiáng)時(shí),有機(jī)污染物生物可利用性降低,對(duì)生物體的毒性減小,呈現(xiàn)出拮抗作用(劉海朱等,2020)。

      2.2 植物

      微塑料可以通過(guò)影響土壤水分蒸發(fā)或直接進(jìn)入到植物體內(nèi)而引起農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的變化(Machado et al.,2019;Bosker et al.,2019;Dong et al.,2020;李連禎等,2019)。與單一鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)處理相比,PS的存在加劇了DBP對(duì)核酮糖-1, 5二磷酸羧化酶(RuBisCo)活性的抑制作用,可能是因?yàn)榫G葉生菜(Lactuca sativa L.)體內(nèi)的活性氧自由基過(guò)量積累引起膜脂過(guò)氧化,抑制了RuBisCo的活性,減少了葉片中葉綠素的合成,從而抑制生菜的光合作用;與單一DBP或PS污染相比,兩者的復(fù)合污染顯著增強(qiáng)了對(duì)抗壞血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)含量的誘導(dǎo)激活效應(yīng),這將有利于清除生菜體內(nèi)過(guò)量的自由基以穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu);PS的添加顯著降低了DBP脅迫下生菜葉片中可溶性蛋白與可溶性糖的含量,增加了亞硝酸鹽含量,說(shuō)明PS的存在加劇了DBP對(duì)生菜品質(zhì)的影響(王成偉等,2021)。微塑料可能會(huì)吸附培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),影響生菜對(duì)氮元素的吸收,從而抑制葉綠素的合成(Lee et al.,2014)。吸附了DBP的PS會(huì)粘附在紫葉生菜(Lactuca sativa L. CV. Red Sails) 的根表面,增加根與DBP的接觸機(jī)會(huì),促使更多的DBP遷移進(jìn)入生菜根內(nèi)部,PS存在強(qiáng)化了DBP對(duì)紫葉生菜生物量的抑制作用;通過(guò)透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)PS的存在加重了DBP對(duì)細(xì)胞質(zhì)的影響,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)消失;抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)和單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)可以清除植物在不利環(huán)境中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,PS和 DBP共存明顯提高了單一DBP誘導(dǎo)的APX、DHAR和MDHAR活性增強(qiáng)的程度,激發(fā)了生菜的抗氧化還原系統(tǒng),使植物在不利環(huán)境中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物維持在穩(wěn)定狀態(tài)(王勝利等,2021)。PE微塑料與鹽酸環(huán)丙沙星聯(lián)合處理對(duì)浮萍(Lemna minor)的葉狀體數(shù)目、總?cè)~面積和比葉面積等形態(tài)指標(biāo)有顯著抑制作用,但對(duì)紫萍(Spirodela polyrhiza)的指標(biāo)無(wú)顯著性影響(龍麗,2021)。

      微塑料的載體作用可以促進(jìn)植物根部對(duì)其吸附的有機(jī)污染物的吸收,增強(qiáng)有機(jī)污染物向植物莖和葉中的遷移轉(zhuǎn)運(yùn),對(duì)植物的光合作用、防御系統(tǒng)和生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響,二者呈現(xiàn)出對(duì)植物的協(xié)同毒性作用,降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,并可能會(huì)進(jìn)一步通過(guò)食物鏈對(duì)人類健康造成潛在的威脅;但目前關(guān)于微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染對(duì)植物的毒性效應(yīng)機(jī)理研究還存在欠缺,未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)該方面的研究工作。

      2.3 微生物

      在融合菌株F14降解菲的過(guò)程中,添加PE后,F(xiàn)14的細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的凹陷, 細(xì)胞內(nèi)活性氧含量降低,促使F14分泌更多的胞外分泌物并形成生物膜,激發(fā)了F14細(xì)胞的防御體系,進(jìn)而促進(jìn)了F14對(duì)菲的降解(周昌鑫等,2021)。黃皖唐(2020)的研究發(fā)現(xiàn),PE的添加并沒(méi)有對(duì)銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的生長(zhǎng)及其降解四溴雙酚 A(TBBPA)的過(guò)程產(chǎn)生明顯影響。在 PAHs污染的沉積物中,PE微塑料的添加會(huì)改變微生物的群落結(jié)構(gòu),并使蒽的降解效果降低,這說(shuō)明PE對(duì)PAHs的吸附能力要強(qiáng)于沉積物,導(dǎo)致蒽的生物可利用性降低(Julia et al.,2018)。微塑料的存在可使菲降解菌群表面分泌的絲狀物質(zhì)增加,改變菌群的群落結(jié)構(gòu),促進(jìn)菲的生物降解(劉瑋婷,2018)。在草甘膦污染的土壤體系中,PP的添加增強(qiáng)了土壤微生物呼吸速率和磷酸酶的活性(Yang et al.,2018)。PS-芘復(fù)合污染顯著降低了沉積物中細(xì)菌的豐富度和多樣性,并對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了影響,降低了海桿菌(Marinbacterium)、科爾韋爾氏菌(Colwellia)和芽孢桿菌(Bacillus)等具有降解PAHs能力的微生物的豐度,可以推測(cè)PS對(duì)芘的吸附作用影響了芘的生物降解效果;PICRUST功能預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn) PS和芘的存在促進(jìn)了沉積物中微生物的代謝功能;粒徑小的PS(0.1 μm)對(duì)芘的吸附效果更強(qiáng),可以更好與芘降解菌(PR1、PR2和PR3)接觸,提高菌對(duì)芘的降解率,而粒徑較大(50—100 μm)的PS對(duì)菌降解菲能力的影響較?。ɡ钗捻w,2021)。PS抑制了紅球菌(Rhodococcus jostii)對(duì)TBBPA的降解轉(zhuǎn)化,PS的添加濃度越高、粒徑越小,產(chǎn)生的抑制作用越明顯;TBBPA吸附在PS表面,降低了紅球菌對(duì)其可利用的濃度,轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn) PS還誘發(fā)了紅球菌的氧化應(yīng)激反應(yīng)和增強(qiáng)了細(xì)胞膜通透性,降低了編碼O-甲基轉(zhuǎn)移酶的基因表達(dá),該酶可以將 TBBPA轉(zhuǎn)變成為甲基衍生物,這些可能是PS抑制TBBPA降解轉(zhuǎn)化的原因(Xu et al.,2022)。

      微塑料的疏水性表面可以為微生物提供一個(gè)良好的生存環(huán)境,但在微塑料與有機(jī)污染物聯(lián)合作用下,微生物的胞外分泌物、細(xì)胞生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)和功能都會(huì)發(fā)生變化。微塑料的存在可能會(huì)增強(qiáng)、抑制或不影響有機(jī)污染物對(duì)微生物的毒性作用,這與微塑料的吸附能力有關(guān),也可能是因?yàn)椴煌⑸飳?duì)微塑料脅迫的耐受程度存在差異。未來(lái)還需進(jìn)一步結(jié)合基因組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)等方法,從分子水平上來(lái)探索微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染對(duì)微生物的毒理效應(yīng)及機(jī)制。

      2.4 土壤動(dòng)物

      蚯蚓作為土壤中的主要?jiǎng)游镏唬诰S持土壤生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能方面發(fā)揮著重要作用(薛穎昊等,2021),微塑料-有機(jī)污染物的毒性效應(yīng)研究大多選用蚯蚓來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。LDPE和草甘膦的聯(lián)合作用使土壤中陸生蚯蚓(Lumbricus terrestris)的活力和體重降低(Yang et al.,2019)。與單一莠去津脅迫相比,LDPE和莠去津的復(fù)合暴露會(huì)引起赤子愛(ài)勝蚓(Eisenia fetida)Hsp70、ANN、TCTP和CRT基因的表達(dá)異常,并誘發(fā)蚯蚓更強(qiáng)的氧化應(yīng)激反應(yīng),這說(shuō)明LDPE具有增強(qiáng)莠去津的毒性效應(yīng)的潛力(Cheng et al.,2020)。Sun et al.(2021)通過(guò)生物積累分析發(fā)現(xiàn),微塑料能顯著促進(jìn)毒氟磷在赤子愛(ài)勝蚓體內(nèi)的積累和增強(qiáng)其毒性作用,引起氧化損傷,改變代謝產(chǎn)物和代謝途徑的相對(duì)豐度等。土壤中PE和PS降低了PAHs、PCBs在赤子愛(ài)勝蚓體內(nèi)的富集,可能是因?yàn)橥寥李w粒對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力較強(qiáng),導(dǎo)致微塑料僅攜帶少量的PAHs、PCBs進(jìn)入蚯蚓腸道內(nèi),也可能是因?yàn)槲搅?PAHs和PCBs的微塑料在腸道內(nèi)的停留時(shí)間較短(Wang et al.,2019)。粒徑為 1000—2000 μm 的 LDPE對(duì)PCBs在赤子愛(ài)勝蚓組織內(nèi)積累的抑制程度要大于50—150 μm的,說(shuō)明微塑料的粒徑是影響有機(jī)污染物相平衡的重要因素。通過(guò)生物動(dòng)力學(xué)模型分析發(fā)現(xiàn)PCBs從微塑料表面的解吸能力要低于從土壤顆粒上的,蚯蚓攝取了吸附PCBs的微塑料進(jìn)入體內(nèi),PCBs難以解吸下來(lái)而不能在蚯蚓體內(nèi)富集(Wang et al.,2020)。然而,F(xiàn)ajardo et al.(2022)的研究發(fā)現(xiàn)微塑料和有機(jī)污染物(布洛芬、舍曲林、阿莫西林和西馬津)的添加對(duì)土壤中秀麗隱線蟲(chóng)(Caenorhabditis elegans)的生長(zhǎng)和繁殖沒(méi)有產(chǎn)生影響,可能是因?yàn)槲⑺芰系牧剑?12—300 μm)較大引起的。

      目前,微塑料與有機(jī)污染物對(duì)土壤動(dòng)物復(fù)合毒性效應(yīng)的研究仍處于起步階段,主要關(guān)注的動(dòng)物是蚯蚓,毒性效應(yīng)主要表現(xiàn)為誘發(fā)蚯蚓的基因表達(dá)異常、氧化應(yīng)激反應(yīng)、代謝產(chǎn)物的變化等。然而,關(guān)于微塑料吸附有機(jī)污染物后是否會(huì)增強(qiáng)或削減其毒性的研究存在欠缺。鑒于土壤系統(tǒng)的介質(zhì)特性會(huì)對(duì)微塑料吸附有機(jī)污染物產(chǎn)生影響,還需關(guān)注不同環(huán)境因素的變化對(duì)吸附-解吸過(guò)程的影響,以進(jìn)一步明確微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染對(duì)土壤動(dòng)物的毒性作用及機(jī)制。

      3 結(jié)論與展望

      目前,微塑料與有機(jī)污染物的相互作用及其對(duì)環(huán)境中生物體的聯(lián)合毒性效應(yīng)的研究越來(lái)越多,鑒于微塑料、有機(jī)污染物和環(huán)境條件的復(fù)雜性,提出以下幾點(diǎn)展望:

      (1)微塑料對(duì)有機(jī)污染物的吸附-解吸行為與微塑料的特性(種類、粒徑大小和老化程度)、環(huán)境因素(溫度、pH和鹽度)和有機(jī)污染物的種類/性質(zhì)等密切相關(guān),目前大多研究是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的,然而實(shí)際環(huán)境中吸附-解吸體系復(fù)雜且不斷變化,會(huì)有多種微塑料和有機(jī)污染物同時(shí)存在,可根據(jù)微塑料和有機(jī)污染物分布區(qū)域的環(huán)境特征,利用吸附實(shí)驗(yàn)?zāi)P突蚧诹孔踊瘜W(xué)的計(jì)算方法對(duì)微塑料與有機(jī)污染物的相互作用機(jī)制進(jìn)行更全面、準(zhǔn)確的分析。

      (2)微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染能夠誘發(fā)生物體(水生生物、植物、土壤動(dòng)物和微生物)的基因表達(dá)、代謝產(chǎn)物、氧化損傷、神經(jīng)/免疫系統(tǒng)、酶活性、炎癥、光合作用和死亡率等的變化,但與有機(jī)污染物的單一毒性效應(yīng)相比,微塑料的存在是否會(huì)增強(qiáng)或減弱環(huán)境中有機(jī)污染物的毒性及機(jī)制仍存在爭(zhēng)議,可結(jié)合分子生物學(xué)新技術(shù)來(lái)加強(qiáng)對(duì)微塑料-有機(jī)污染物對(duì)生物體的關(guān)鍵功能基因、蛋白質(zhì)及代謝產(chǎn)物的影響研究,探索微塑料、有機(jī)污染物與生物體之間的相互作用機(jī)制。

      (3)現(xiàn)有研究通常將微塑料當(dāng)作一種簡(jiǎn)單的聚合物,實(shí)際上微塑料中含有大量的化學(xué)添加劑并可能不斷地釋放到環(huán)境中,未來(lái)應(yīng)關(guān)注塑料添加劑對(duì)生物的毒性效應(yīng),進(jìn)一步明確微塑料-有機(jī)污染物復(fù)合污染的毒理學(xué)機(jī)制。

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