综述:微塑料对有机污染物的载体效应:吸附-解吸与生物累积动力学

【字体: 时间:2025年09月25日 来源:Chemosphere 8.1

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  本综述系统探讨了微塑料(MPs)作为有机污染物(OPs)载体的环境行为与生态风险,重点解析了吸附-解吸动力学机制、生物累积效应及争议性"特洛伊木马"假说,为MPs环境风险评估提供关键科学依据。

  

Sorption of organic pollutants by microplastics

微塑料(MPs)通过吸附(adsorption)和吸收(absorption)过程与环境中有机污染物(OPs)结合。其高比表面积、疏水性和表面电荷特性使其可通过疏水作用、范德华力、π-π相互作用、氢键和静电作用等机制吸附疏水性有机污染物(HOCs)。 MPs的老化(aging)过程(如紫外线降解、生物膜形成)会显著改变其表面理化性质,增强对污染物的吸附能力。污染物性质(如辛醇-水分配系数logKow)、MPs类型(聚乙烯PE、聚丙烯PP等)和环境条件(pH、盐度、溶解有机质DOM)共同调控吸附动力学过程。

Desorption of organic pollutants from microplastics in fish gut

鱼类摄入携带污染物的MPs后,肠道环境成为污染物解吸的关键场所。胆汁盐(bile salts)、消化酶、酸性pH及表面活性物质共同构成解吸驱动力,通过改变热力学平衡和传质动力学促进污染物从MPs释放。特别是胆汁微胶粒(micelles)可通过增溶作用显著增强疏水性污染物(如PAHs、PCBs)的生物可利用性。解吸效率受MPs聚合物类型、污染物特性及肠道停留时间等因素调控,最终影响污染物在生物组织中的累积量。

Microplastics as vector for organic pollutants in biota

MPs作为污染物载体的"特洛伊木马"效应存在科学争议。支持研究表明:MPs可显著增强双酚A、PBDEs、PFAS等污染物在牡蛎、鱼类等生物中的生物累积,且累积量超过单独水相暴露途径。反对观点则认为:环境中MPs丰度远低于沉积物等介质,且污染物从MPs的解吸速率可能低于肠道通过时间,导致实际载体贡献被高估。目前共识认为载体效应的显著性高度依赖于环境场景(MPs/污染物浓度比、生物摄食习性等)。

Synergistic interactions between microplastics and co-occurring organic pollutants

MPs与有机污染物的联合暴露可能产生协同毒性效应。例如:MPs与农药共同暴露可导致鱼类氧化应激指标(SOD、CAT)显著升高;与抗生素联合作用会扰乱肠道微生物群落结构。毒性增强机制包括:MPs引起的物理损伤加剧污染物渗透、MPs作为污染物缓释载体造成局部高浓度暴露、以及免疫应激响应通路交叉互作等。

Policy recommendations to reduce microplastics risks

源头控制是阻断MPs污染链条的核心策略。需加强工业塑料颗粒(nurdles)运输监管,推广环境友好型替代材料(如生物可降解塑料),并建立MPs相关污染事件应急响应机制。建议将MPs-污染物复合污染纳入现有水质标准框架,重点监控渔业水域中高风险聚合物(如PS、PVC)的分布。

Human exposure via trophic transfer

海产品消费是人类暴露MPs及相关污染物的重要途径。双壳类、鱼类等经济物种中同时检出MPs和POPs(如PCBs、DDT)的现象证实了营养级传递风险。流行病学调查显示经常食用海产品人群体内PFAS、PBDEs等污染物负荷显著偏高,但MPs具体贡献率仍需通过剂量-效应研究量化。

Regulatory strategies to disrupt the adsorption–desorption–bioaccumulation continuum

有效监管需针对"吸附-解吸-生物累积"连续过程的关键环节突破:通过限制塑料生产中的有害添加剂(如邻苯二甲酸盐)从源头减少污染物负载;完善废水处理工艺以同步去除MPs和溶解性污染物;建立海产品MPs污染监测标准并制定可食用组织污染物安全阈值。

Conclusion

MPs作为有机污染物载体的环境行为受多因素调控,其生态风险需结合具体环境参数与生物特性进行评估。未来研究应注重开发模拟真实环境的复合暴露模型,深化MPs-污染物界面反应机制研究,并建立跨介质迁移通量定量评估框架,为精准风险管理提供支撑。

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