综述：不可见的污染物：微塑料和纳米塑料的环境分布与生物效应

《Next Research》：Invisible Contaminants: Environmental Distribution and Biological Consequences of Microplastics and Nanoplastics

本综述系统阐述了微塑料（MPs）和纳米塑料（NPs）的环境分布及其对生物体的多重毒性效应，涵盖了从土壤污染、植物生长抑制到人类多器官毒性、肠道菌群紊乱及抗生素耐药性（ARGs）传播等关键议题，并探讨了现有去除技术的局限性与未来研究方向，为全面评估其生态环境与健康风险提供了重要参考。

　　

不可见的污染物：环境分布与生物效应

在当今这个有时被称为“塑料时代”的时期，合成聚合物的广泛应用带来了严重的环境残留问题。其中，微塑料（MPs，尺寸小于5毫米）和纳米塑料（NPs，尺寸小于100纳米）因其尺寸微小、迁移性强而备受关注。这些颗粒通过工业废水、城市污水和农业活动等多种途径进入环境，并最终通过受污染的食物、水和空气进入人体，在体内累积并引发一系列毒性效应。

方法与来源

本篇综述主要纳入了2015年至2025年间发表的文献，通过系统检索Web of Science、PubMed、Scopus等主要学术数据库，聚焦于MPs/NPs的毒性、污染物、食物链和生态系统等主题。全球塑料年产量巨大，大量塑料废弃物被排放到陆地环境，并通过生物和物理降解过程形成MPs。据预测，若不加以控制，到2040年，每年进入海洋生态系统的塑料垃圾将达到2300万至3700万吨。这些颗粒在陆地环境中持久存在，其对陆地生态系统的污染程度可能远超海洋环境。

对植物的毒性影响

植物生长是涉及细胞分化、繁殖和生理活动的敏感过程。MPs和NPs胁迫会通过抑制基因表达、阻碍养分吸收、破坏光合系统来抑制植物的生长和发育。具体表现为种子萌发受损、光合作用效率下降、营养吸收受阻，最终导致生物量和生产力降低。此外，MPs和NPs还可作为次级污染物（如吸附双酚A、邻苯二甲酸盐等）的载体，加剧其对植物的毒害作用。

对人类健康的毒性影响

MPs和NPs可通过摄入、吸入等途径进入人体。尺寸小于5微米的颗粒甚至能够穿透某些器官、血脑屏障和胎盘。其毒性机制主要包括诱导氧化应激、引发炎症反应、导致细胞凋亡和基因毒性。这些颗粒可在人体内多个器官累积，对免疫系统、神经系统等造成损害，并可能促进动脉粥样硬化斑块的形成。摄入被MPs/NPs污染的食物，还可能通过营养级传递使相关污染物在食物链中富集，进一步威胁人类健康。

毒性机制

MPs和NPs的毒性机制多样，包括引起细胞膜损伤、堵塞细胞孔隙、产生活性氧（ROS）、导致DNA损伤、溶解体失稳和线粒体去极化等。其毒性程度主要取决于颗粒的理化特性（如尺寸、形状、表面电荷）以及暴露细胞的类型。颗粒进入人体后，首先与胃肠道和肺部相互作用，进而穿越生物屏障，产生系统性毒性。

与抗生素耐药性的关联

MPs为微生物附着和生物膜形成提供了独特的疏水性基质。生物膜可以保护细菌免受不利环境条件的影响，并能吸附抗生素等污染物，从而促进抗生素耐药性基因（ARGs）的水平基因转移（HGT）。在MPs表面，细菌群落更易发生ARGs的交换，这在水生环境和土壤环境中均加剧了抗生素耐药性的传播问题。

对肠道微生物群的影响

人体肠道微生物群是一个复杂的动态系统，对营养吸收、代谢调节、免疫发育和抵御病原体起着关键作用。研究表明，MPs和NPs的暴露会破坏肠道微生物的平衡，导致有益菌群减少和潜在致病菌群增加。这种菌群失调可能进一步影响宿主的代谢健康、免疫功能和整体健康状况。

去除方案与挑战

目前，废水处理中常用的混凝/絮凝技术可用于去除水中的MPs，铁基或铝基混凝剂通过电荷中和、吸附、网捕等机制发挥作用。高级氧化工艺（AOPs）、膜过滤和生物降解等新兴技术也显示出应用潜力。然而，这些方法在实际环境修复中的大规模应用仍面临效率、成本和二次产物毒性等挑战。

局限性与未来方向

当前研究存在诸多局限，例如无法在人体进行受控暴露实验，主要依赖体外或动物模型，其结果可能无法完全反映真实暴露情况。此外，缺乏标准化的MPs/NPs采样、检测和定量方法，不同研究结果间难以直接比较。未来研究需要开发更灵敏的检测技术，开展更多基于真实环境浓度的长期低剂量暴露研究，并深入探索其与其他污染物复合效应的分子机制。

结论

MPs和NPs作为持久性污染物，对植物生长、人类健康和水生生物均产生多方面的不利影响，包括免疫功能障碍、神经损伤、氧化应激等。它们还能作为污染物和耐药基因的载体，加剧生态风险。因此，迫切需要制定有效的缓解策略和法规，以最小化其长期环境风险，并加强从源头到末端的全过程管控。