综述：微纳塑料上的环境持久性自由基：一把指向环境与生物安全的双刃剑

本综述系统探讨了微纳塑料（MNPs）老化过程中产生的环境持久性自由基（EPFRs）的双重角色：一方面，EPFRs作为新型污染物，可引发氧化应激、神经毒性及元素循环扰动；另一方面，其高反应性可被用于降解有机污染物（如抗生素）和灭菌应用，为环境污染治理提供新策略。

　　

EPFRs的形成与特性

环境持久性自由基（Environmentally persistent free radicals, EPFRs）是一类在环境中稳定且持久存在的新型污染物，主要产生于微纳塑料（micro- and nano-plastics, MNPs）等颗粒物或有机物在加热或光照条件下的老化过程。老化MNPs是EPFRs的重要来源，其形成受多种因素影响，包括光照强度、温度、塑料类型及环境介质等。EPFRs的类型多样，常见的有以氧为中心的自由基和碳为中心的自由基，其在环境中的半衰期可从数小时至数天不等。这些自由基进一步可转化为活性物种（reactive species, RS），如活性氧物种（ROS），从而增强其化学反应性和生物效应。

EPFRs的环境效应

EPFRs对环境生态系统具有显著影响。它们能够改变土壤和水体中微生物的群落结构，干扰碳（C）、氮（N）、氯（Cl）、硫（S）和磷（P）等关键元素的生物地球化学循环。此外，EPFRs对微生物、植物和动物的生存构成威胁，例如通过诱导氧化应激导致细胞损伤，或通过直接毒性作用影响生物体的生长和繁殖。在水生环境中，EPFRs可能通过食物链传递，放大其对高等生物及生态系统的负面影响。

EPFRs的生物毒性

从健康医学视角，EPFRs表现出多方面的生物毒性。它们可穿透生物屏障，引发细胞内氧化应激（oxidative stress），导致脂质、蛋白质和DNA的损伤。研究证实，EPFRs与神经毒性（neurotoxicity）相关，可能影响神经系统功能；生殖毒性（reproductive toxicity）涉及生育能力下降和发育异常；呼吸毒性（respiratory toxicity）则体现为肺部炎症和纤维化。此外，EPFRs还被发现可加速细胞老化过程，与年龄相关疾病的发生存在潜在关联。

EPFRs的积极应用

尽管EPFRs具有环境与健康风险，但其高反应性也可被转化为有利的治理工具。例如，EPFRs可用于固定重金属离子，减少金属污染物的迁移性和生物可利用性；在降解有机污染物方面，EPFRs能有效分解抗生素（antibiotics）甚至MNPs自身，通过自由基链式反应实现污染物的矿化；此外，基于EPFRs的灭菌技术（sterilization）也显示出在环境消毒和水处理中的应用潜力。

展望与总结

EPFRs在老化MNPs上呈现明显的“双刃剑”特性：一方面加剧环境污染和健康风险，另一方面为污染治理提供新途径。未来研究需深入探索EPFRs的形成机制、环境行为及精准调控策略，以降低其生态与生物风险，同时推动其在环境修复中的高效、安全应用。