综述：微塑料对污水处理过程中温室气体排放的潜在影响研究

这篇综述系统探讨了微塑料(MPs)在污水处理厂(WWTPs)中通过物理干扰(污泥结构、EPS组成)、化学作用(添加剂浸出、ROS诱导)和生物效应(改变功能群落结构)等多重途径调控温室气体(GHG)排放的机制，重点解析了其对CH4和N2O产生的浓度/粒径依赖性影响，为同步控制MPs污染与GHG排放提供了理论框架。

　　

引言

微塑料(MPs)作为全球水环境中广泛存在的污染物，在污水处理厂(WWTPs)中与产温室气体(GHG)的微生物群落发生复杂互作。尽管MPs对污水处理过程的影响备受关注，但其调控GHG排放的机制仍不明确。本文综述了MPs特性与GHG排放的关联性，特别聚焦CH₄和N₂O的生成机制。

来源与归趋

WWTPs是MPs的重要汇和源，进水MPs浓度达0.28-3.14×10⁴颗粒/L，以<1mm的PE、PP、PA为主。65-86.9%的MPs通过污泥富集，而处理过程中的破碎会加剧环境风险。

GHG排放机制

WWTPs贡献全球5%非CO₂的GHG排放，其中：

• CH₄：产甲烷古菌在厌氧消化中主导

• N₂O：氨氧化菌(AOB)通过NH₂OH氧化和反硝化途径产生

物理干扰效应

MPs通过碰撞破坏好氧颗粒污泥(AGS)结构，导致颗粒破裂、尺寸减小。例如PVC-MPs使污泥絮体平均直径降低38.5%，比表面积增加2.1倍，显著改变氧传质效率。

化学作用途径

1. 添加剂浸出：邻苯二甲酸酯(PAEs)从PVC-MPs溶出，抑制产甲烷菌辅酶F₄₂₀活性达47%

2. 氧化应激：PS-MPs诱导ROS生成，使SOD活性升高2.3倍，导致电子传递链紊乱

生物调控机制

CH₄双相效应：

• 低浓度(50颗粒/L)PE-MPs通过增加Methanosaeta丰度促进CH₄产量28%

• 高浓度(200颗粒/L)则抑制水解酶活性，使CH₄下降19%

N₂O粒径依赖性：

• 100nm PS-MPs使nosZ基因表达降低64%，N₂O积累量达对照4.6倍

• 1μm同材质MPs仅使排放增加1.8倍

研究展望

需重点突破：

1. 塑料圈(plastisphere)内MPs-GHG的定量关联模型

2. 老化MPs对硝化菌群的长期胁迫效应

3. 基于污泥特性的MPs阈值调控策略

结论

MPs通过重塑微生物生态网络调控GHG排放，其效应取决于浓度-粒径-材质的协同作用。未来需开发兼顾MPs去除与GHG减排的集成工艺，例如耦合MPs磁分离与厌氧氨氧化的新型系统。