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该综述聚焦微塑料(MPs)这一新兴环境污染物,阐述其对水生生物及人类的危害,分析现有处理技术,重点探讨利用细菌、藻类、真菌等微生物(单独、菌群或生物膜形式)的生物修复机制,还提及基因改造微生物和宏基因组学的应用前景,为相关研究提供方向。
微塑料(Microplastics)作为新兴环境污染物,因其对水生生物和人类的潜在危害而备受关注。其在环境中的积累与全球塑料产量呈正相关,且具有不可降解、难降解和持久性等特性,亟需全球范围内的解决方案。
微塑料的来源与危害
微塑料可通过工业生产、塑料废弃物分解等途径进入环境,广泛分布于海洋、淡水等多种生境。已有研究证实,微塑料存在于海洋生物体内,人类摄入海鲜后,微塑料直接进入食物链。尽管当前研究已揭示其在部分生境中的存在,但其在更多未采样环境中的广泛分布仍需进一步探究。
现有处理技术概况
目前针对微塑料污染的处理技术包括物理、化学和生物方法等。物理方法如过滤、离心等可实现对微塑料的分离,但可能面临能耗较高、二次污染等问题;化学方法通过化学反应降解微塑料,但可能产生有毒副产物,且对环境适应性有限。
生物修复的机制与应用
生物修复作为一种环境友好的处理方式,利用多种微生物(如细菌、藻类、真菌)单独、以菌群(microbial consortia)或生物膜(biofilm)形式发挥作用。微生物可通过吸附、降解等机制去除环境中的微塑料。例如,某些细菌可分泌胞外酶,分解微塑料的高分子聚合物结构;藻类通过表面吸附作用富集微塑料;真菌的菌丝网络可捕获微塑料并进行生物降解。
基因改造微生物与宏基因组学的作用
基因改造微生物为针对性去除微塑料提供了新方向。通过基因工程(genetic engineering)技术,可增强微生物对特定类型微塑料的降解能力或吸附效率。宏基因组学(metagenomics)研究则可揭示未培养微生物的分类学细节,为挖掘更多具有降解或吸附微塑料潜力的微生物资源提供依据,进一步丰富该领域的技术手段。
研究结论与未来方向
现有研究为解决微塑料污染提供了多方面线索:生物修复技术因其高效、低毒等优势具有广阔应用前景,基因改造和宏基因组学等技术的结合将推动该领域的发展。未来研究需进一步探索微生物间的协同作用机制,优化生物修复系统的实际应用条件,开发更具创新性和实用性的微塑料污染治理策略,以应对这一全球性环境挑战。