综述：水生生态系统中的微/纳米塑料：分析挑战、生态影响与缓解策略

（编辑推荐）本综述系统阐释了微/纳米塑料（MNPs）对水生生态系统的多尺度影响，涵盖先进检测技术（如FTIR、Raman、Py-GC/MS）、跨营养级毒性机制（氧化应激、内分泌干扰）及创新治理方案（酶降解、磁性纳米吸附剂），为制定基于联合国可持续发展目标（SDGs）的管控策略提供路线图。

　　

摘要

微/纳米塑料（MNPs）已成为水生生态系统的全球性威胁。本文从分析技术、生态毒理和治理策略三个维度展开：傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱面临纳米塑料（NPs）检测瓶颈，而单颗粒电感耦合等离子体质谱（spICP-MS）可将检测限降至10 nm；MNPs通过诱导活性氧（ROS）爆发和DNA断裂引发跨物种毒性，且粒径<100 nm的NPs更易穿透血脑屏障；新兴解决方案如工程化PETase酶和β-环糊精功能化吸附剂虽具潜力，但需解决94.8%-98.6%去除率背后的规模化成本问题。

1. 引言

全球塑料年产量已达3.68亿吨，长江流域MNPs浓度高达3598.6颗粒/m³。传统检测手段存在显著局限——FTIR对<20 μm颗粒识别率骤降，而Py-GC/MS虽能实现0.01 μm检测却丢失形貌信息。MNPs通过"特洛伊木马效应"携带镉（Cd）、多环芳烃（PAHs）等污染物，在罗非鱼（Oreochromis niloticus）肠道引发40-60%的丙二醛（MDA）含量上升，并通过食物链威胁人类健康。

2. 分析方法学进展

3.1 传统技术瓶颈

FTIR受水分干扰需完全干燥样品，而拉曼光谱虽达1 μm分辨率却因荧光干扰导致30%数据失真。机器学习（ML）辅助分类将识别准确率提升至98%，但混合光谱重叠仍使40%边界区域误判。

3.3 纳米塑料检测突破

纳米颗粒追踪分析（NTA）结合布朗运动原理，可实时解析NPs粒径分布。表面增强拉曼技术通过电磁场增强效应，实现单颗粒分子指纹识别。

4. 生态影响机制

4.1 跨物种毒性比较

80 nm聚苯乙烯颗粒使大口黑鲈（Micropterus salmoides）溶酶体损伤，而1-5 μm聚乙烯对苯二甲酸酯（PET）致斑马鱼心率下降。NPs在生物组织中的蓄积量比MPs高2-3个数量级。

4.2 食物网级联效应

MNPs通过浮游动物-小型鱼类的营养传递，使顶级捕食者体内污染物浓度放大。在沉积物中，MNPs使氨氧化菌丰度降低，氮循环速率下降28%。

5. 综合治理方案

5.3 技术创新

Fe₃O₄磁性纳米颗粒实现90%回收率，而淀粉-明胶交联超轻海绵通过简单按压即可捕获MNPs。湿式氧化技术在高温富氧条件下对NPs降解率达98.6%。

5.7 政策反思

欧盟海洋战略框架指令仅监测表层水体大颗粒，忽视沉积物中86%的NPs蓄积。现行"可降解塑料"认证未考虑实际环境中的碎片化风险。

6. 未来展望

建立覆盖水-沉积物-生物相的全球监测网络，开发基于风险的纳米级塑料管控标准。通过产品全生命周期设计，从源头减少MNPs排放，这是保护水生生态系统的关键路径。