《Microplastics》:Suspended Airborne Microplastics Across Urban Roadside Environments in Cagayan de Oro City, Philippines: Compositional Variation and Implications for Urban Air Quality
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微塑料是拉丁美洲备受关注的新兴污染物,当地人群暴露主要通过饮用水中及海洋/河口食物链的摄食途径发生。本综述综合了当前关于微塑料赋存、暴露途径、毒理机制及区域公共卫生风险的研究证据,同时审视了制约有效风险管理的监管与监测局限。已报道的饮用水中微塑料浓度范围为1–
微塑料是拉丁美洲备受关注的新兴污染物,当地人群暴露主要通过饮用水中及海洋/河口食物链的摄食途径发生。本综述综合了当前关于微塑料赋存、暴露途径、毒理机制及区域公共卫生风险的研究证据,同时审视了制约有效风险管理的监管与监测局限。已报道的饮用水中微塑料浓度范围为1–1194颗粒/升,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)为主,纤维与碎片为主要形态类型。在商业性海洋物种中,微塑料检出率可达70–100%,其中牡蛎体内负荷高达44颗粒/克,贻贝约为90颗粒/250克。儿童每日估计摄入量(Estimated Daily Intake, EDI)约为成人的2–5倍(例如智利:儿童13.03颗粒/天,成人5.59颗粒/天)。毒理机制涵盖氧化应激、慢性炎症(核因子-κB通路)、内分泌干扰、肠道菌群失调、系统性迁移及胎盘转移,且因与当地共存污染物(采矿活动释放的汞,农业来源的镉/铅)的载体效应而加剧。现有风险指数显示,在有数据的巴西、智利和厄瓜多尔,污染已处于极端危险水平。目前仍存在显著的区域与方法学空白,巴西的研究占比约50–60%。亟需开展多中心生物监测、标准化监测网络及契合联合国可持续发展目标(SDGs)的政策,以降低暴露负担、保护脆弱人群,并推进区域综合风险评估。
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引言
拉丁美洲的饮用水、食物链及关键生态系统中的微塑料污染是一个显著但尚未得到充分重视的环境与公共卫生问题。来自海洋、淡水、河口系统、生物群及农业区的研究表明,微塑料在该地区普遍存在,但研究工作大多呈碎片化状态,往往局限于基线赋存调查,缺乏综合风险评估。这种评估缺失尤为严峻,因为拉丁美洲存在社会经济脆弱性、对作为暴露途径的自然资源依赖、监管监督薄弱以及持续生物监测框架缺位等问题。沿海居民的高海鲜消费量,叠加当地渔业和水产养殖环境的污染,放大了微塑料摄入风险。同时,城市和农村普遍依赖聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶装水,储存或输配过程中的PET衍生颗粒浸出导致慢性暴露。在厄瓜多尔等国,由资源有限的社区委员会管理的老旧农村供水系统进一步增加了易感性;老化基础设施配合不充分的过滤技术,使得微塑料得以进入处理后的饮用水。农业集约化创造了更多暴露途径:用于作物保护的农用塑料、工业纺织品合成纤维残留以及包装废弃物进入流域,最终汇入人类消费点。区域暴露特征呈现显著异质性,灌溉渠中微塑料浓度在某些季节可达邻近河流的两倍以上,聚合物组成随降雨模式和农事周期变化。空间数据显示,采样区城市化强度与总体丰度相关性较弱,但通过土地利用模式影响来源构成。尽管全球研究日益采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱等先进分析技术,大多数拉丁美洲研究仍缺乏使用危害指数(Hazard Index, HI)、污染负荷指数(Pollution Load Index, PLI)、潜在生态风险指数(Potential Ecological Risk Index, PERI)或每日估计摄入量等工具的系统风险评估。这种缺失限制了现有数据的政策相关性。已报道的生理效应包括胃肠道炎症、微生物组紊乱、呼吸功能受损、肝脏应激、生殖改变及潜在的神经系统变化,这些效应在农业土壤微塑料广泛存在背景下发生。整个拉丁美洲尚无针对饮用水或食品中微塑料的综合标准。尽管智利和厄瓜多尔出台了《一次性塑料合理化、再利用和减少有机法》等举措旨在从源头削减塑料使用并推广回收替代品,但在饮料或加工食品的官方污染物清单中仍未纳入微塑料,即使已在啤酒或蜂蜜等原料暴露于污染环境的消费品中检出污染。此类空白导致国家政策滞后于科学证据和国际监管进展。多种高风险因素的叠加奠定了拉丁美洲作为微塑料污染热点的地位:高强度海鲜消费、对PET瓶装水的依赖、向水道排放颗粒物的采矿业、造成持久性废弃物的农用塑料大规模使用、向水文系统引入新型合成化合物的工业污染,以及在法律监管有限和社会经济脆弱背景下被旅游业压力放大的薄弱废物管理实践。这些条件削弱了应对慢性微塑料暴露的韧性,同时增加了潜在的公共卫生负担。关键问题在于,目前缺乏能够跨越阿根廷、巴西、智利、厄瓜多尔和哥伦比亚等国生成综合数据集的同步区域监测框架。若无涵盖采样设计、分析方法、聚合物分类方案、尺寸/形状分类标准及暴露风险指标的协调统一规程,各国研究间的可比性仍然很差。这一缺陷直接阻碍了政策与联合国可持续发展目标SDG 3(良好健康)、SDG 6(清洁饮水)和SDG 12(负责任消费)的对接。现有调查揭示了污染格局,但未建立拉丁美洲特定条件下环境储库与实质性健康结局之间的因果关系,也未系统评估社会经济差异如何调节暴露严重程度或阻碍缓解策略。本综述通过综合拉丁美洲当前的微塑料赋存、暴露途径和毒理机制证据,同时批判性地评估阻碍有效监管的体制弱点,旨在填补上述空白。通过这一区域视角,协调监测和针对性干预的紧迫性变得显而易见。
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拉丁美洲微塑料污染的全球与区域背景
2.1 微塑料作为污染物的出现
在拉丁美洲,微塑料作为环境污染物的出现深受区域社会经济和基础设施背景的影响。农用塑料的大规模使用,包括地膜、灌溉管和化肥袋,通过径流和排水不断向水道输入塑料碎片。此外,城市废物管理效率低下,如非正规处置和回收能力不足,加速了大塑料降解为二次微塑料,随后扩散到土壤和河流中。季节性水文波动在不同聚合物密度梯度上重新分配颗粒负荷,影响垂直分布格局。巴西沿海水域的研究凸显了毒理学关切,多种鱼类在不同摄食功能群中摄入微塑料,可能导致物理阻塞、营养吸收减少或内部损伤。聚合物组成决定了增塑剂浸出特征,如邻苯二甲酸盐或双酚A,已被证实具有内分泌干扰特性。慢性暴露途径还包括在缺乏安全自来水地区饮用PET瓶装水;阳光照射或长期储存会导致PET降解,向水中释放合成纤维。结合受污染海岸的海鲜消费,这些构成了脆弱社区的双重暴露途径。拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等分析技术的进步已将检测限提高到20微米或更低。然而,拉丁美洲研究间的方法学异质性继续限制着区域风险评估的可比性。值得注意的是,巴拿马和玻利维亚等一些国家仍缺乏基线数据,且研究仍主要集中在海洋环境,尽管有证据表明内陆水域和农业土壤可能是主要的微塑料储库。监管对策依然碎片化:少数国家禁止了化妆品微珠,但针对大塑料降解产生二次微塑料的综合立法尚属空白。鉴于有记录显示在过滤设施极少的农村饮用水系统中存在微塑料,这一政策缺口尤为关键。目前的预防性分类将微塑料视为无阈值污染物,原因是暴露限值的不确定性及其吸附重金属和持久性有机化合物等共污染物的能力。鉴于微塑料在拉丁美洲生态系统中的持久性,从托卡瓜湖的季节碎片特征到河流中层的高密度聚集,需要在源头和受体层面采取针对性的缓解策略。
2.2 拉丁美洲人体消费中微塑料的来源、途径与监管格局
在拉丁美洲,微塑料通过重叠的一次和二次来源进入人体食物链,涉及饮用水、海鲜、农产品和城郊园艺,对包括儿童、手工渔民、土著社区在内的脆弱人群造成不成比例的影响。一次来源源于工业和家庭活动。聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等高危害潜力的聚合物主导了包装、管道、纺织品、食品加工设备和农业基础设施。此外,废水排放、不当废物处理以及老化基础设施(如灌溉系统、化学品储罐)的降解直接释放微塑料进入水道。PET因其广泛用于饮料瓶和食品包装而尤为普遍,在生产、回收和消费处置过程中均有释放,进而进入城市废水和农村灌溉网络。人口密集的沿海城市地区,未经处理或处理不当的废水将一次微塑料(如清洁剂中的微珠)输送到海水中,海鲜物种摄入这些微塑料后形成间接膳食暴露。合成纺织纤维在洗涤过程中脱落,也在这些地区附近的海底沉积物中积累。在农村畜牧区,工业与家庭的联系放大了暴露,PE饲料袋、氯化PE网围栏和PVC管道在环境胁迫下降解,污染用于灌溉当地销售蔬菜的水源。厄瓜多尔瓜亚斯河流域缺乏污水处理厂的地点比下游处理过的污水出水口显示出更高的微塑料负荷,突显了未经处理的生活污水是灌溉渠的主要贡献者,这些灌溉渠滋养着城郊园艺,其农产品表面会残留污染。二次微塑料主要源于大塑料的环境降解,包括农用薄膜、渔具、包装废弃物和基础设施聚合物,驱动因素为紫外线辐射、机械磨损和热应力。农业和包装领域占主导地位的PP和PE尤其容易受影响。合成作物保护膜在使用后长期存在,通过季节性径流将不规则碎片和纤维排入土壤和水道。较轻的纤维可长距离扩散,而较重的碎片倾向于沉积在沉积物中,直到被洪水、潮汐流或风暴再悬浮。大气沉降进一步将沿海来源与内陆系统联系起来,将降解渔具产生的纤维输送到农田和水库。在鱼塘和湖泊中,系统内保留的塑料经历光氧化(以羰基指数升高为特征),这增加了其碎裂速率,并促进产生的微塑料融入当地食物网。此外,池塘间重复使用的老化PVC基础设施延长了塑料与水的接触时间。在孔隙度高(47.9%)和含水量低(重量法2.75%)的农业土壤中,1–200微米范围内最丰富的微塑料组分在碎裂后发生垂直迁移。表面浓度在0–10厘米达到峰值,可能在干旱期加剧地表开裂。海洋环境凸显了持久性有机污染物(POPs),如多环芳烃或多氯联苯,在PP/PE碎片上的吸附,考虑到该地区对海鲜的依赖,这构成了饮食风险。食物链污染的证据见于蜂蜜(蜂蜡捕获附近降解塑料的微塑料)和啤酒生产(过滤效率低下导致降解合成设备组件产生的纤维污染物进入)。此外,未经处理的废水排放通过将塑料碎片暴露在湍流和化学环境中后再进入河流,放大了影响。来源归因仍具挑战性,因为一次与二次来源相互重叠。通常需要视觉识别、热针测试(确认热塑性塑料典型的熔化或变形)和光谱方法才能可靠区分。拉丁美洲微塑料的监管和政策格局仍然碎片化。虽然一些国家禁止了化妆品微珠,但针对大塑料降解产生二次微塑料的综合立法基本缺席。鉴于有文献记载农村饮用水系统存在微塑料且过滤设施极少,这一政策缺口尤为令人担忧。国际推荐的监测程序有助于建立基线数据,但需要持续的资金和训练有素的人员。在没有将污染指标与健康风险评估挂钩的国家授权的情况下,监测仍然是局部性的,无法影响决策。全球话语越来越多地将微塑料归类为污染物,因为它们会吸附有毒化合物。然而,很少有拉丁美洲国家将毒性模型纳入可执行指南,这一差距因缺乏针对区域物种的生态毒理学数据而加剧。经济制约进一步阻碍了政策整合。在热带条件下,用生物可降解替代品替代传统塑料面临成本和性能限制。有针对性的干预措施可包括用惰性材料替换农村供水网络中的低等级聚合物,并引入适应社区能力的微过滤装置,辅以防止再污染的维护培训。区域政策也倾向于忽视大气沉降作为微塑料来源,尽管已有文献记载其与气象事件的相关性。要解决陆地、水生和空气传播途径,需要全面的监管。最终,拉丁美洲碎片化的制度格局要求在环境单元间协调一致的立法框架,并以现实的运营能力为依据。需要将科学严谨性与可执行授权相结合,以便缓解措施转化为降低植根于区域饮食习惯中的慢性摄入风险的实质性成果。跨区域科学网络可以通过建立方法统一性并将重点从单纯的赋存报告转向基于当地危害特征的量化风险评估,发挥关键作用。
2.3 与微塑料暴露相关的健康问题
2.3.1 国际生物监测研究的证据
国际生物监测研究证实了微塑料存在于人体组织和体液中,包括肺组织、血浆、胎盘和粪便。由于免疫清除有限,微塑料在组织中长期滞留可能引发持续性炎症,带来包括致癌性在内的长期后果。聚合物类型、表面特性、添加剂和吸附污染物强烈影响毒性。吸入是重要的摄取途径,因为聚酯和聚酰胺等空气传播纤维可到达深部呼吸结构,诱导氧化应激和免疫激活。摄入也与肠道微生物群紊乱有关,这可能加剧代谢或炎症状况,强调了跨越胃肠道、呼吸系统和循环系统的多隔室生物监测的重要性。动物研究为人类暴露提供了有用的类比。厄瓜多尔瓜亚斯省的马类生物监测在水源、饲料和马粪中检测到微塑料,纤维占所有鉴定颗粒的86%。在猪中,近一半受试个体粪便中检出微塑料,证明牲畜可从受污染的饲料、灌溉水或大气沉降中摄入微塑料。这些牲畜发现可作为拉丁美洲社区通过本地来源动物产品潜在人类暴露的哨兵指标。同样,南美毛皮海狮等海洋哺乳动物摄入微塑料,很可能是通过受污染的猎物,说明了与依赖海鲜的沿海人群相关的营养转移。共污染物分析表明,微塑料经常携带重金属(铅、镉)和持久性有机污染物,产生联合毒性,其中金属造成直接细胞损伤,而聚合物产生机械应力和炎症。实验模型展示了肝纤维化、肾功能损害、免疫失调、生殖毒性和内分泌干扰等结果,有助于解释野外生物监测结果,即使在环境剂量较低的情况下。然而,生物监测面临重要局限。傅里叶变换红外光谱与形态学筛查之间的方法学差异妨碍了基线负荷估计的可比性。环境背景进一步增加了结果的复杂性,因为降雨、河水流量和太阳辐射的季节性波动会改变可供摄入或吸入的微塑料的丰度和类型。雨季通过径流调动先前沉积的颗粒,而旱季有利于大气沉降和光氧化降解,改变了优势形态类型和尺寸。秘鲁南部的沿海监测显示,风向和河口动力学可以改变微塑料的空间分布,且与河流输入无关;与降雨相关的季节性峰值可能使暴露量超过典型基线。
2.3.2 急性和慢性健康影响
鉴于拉丁美洲多样的暴露途径,微塑料的急性和慢性健康影响值得密切的区域评估。急性暴露可在不需要长期积累的情况下引发快速的生理反应。摄入坚硬或不规则的碎片和纤维可能导致机械性磨损黏膜表面,增加上皮通透性并触发局部免疫激活。某些从微塑料中释放的聚合物添加剂和吸附化合物也与内分泌干扰有关。吸入空气传播的纤维(聚酯、聚酰胺、PP)可诱发咳嗽或呼吸困难,尤其是在已有呼吸系统疾病的人群中;实验室模型表明,这些纤维可以绕过黏液纤毛清除机制。虽然症状通常在暴露消除后消退,但反复的短期事件会导致慢性轨迹。慢性效应源于持续的摄食和吸入,导致微塑料在肝脏、肾脏、脾脏和生殖组织等器官中积累。持续性炎症增加了纤维化和变性的风险。微塑料诱导的氧化应激可能损害肝脏脂质调节和解毒途径。肾脏积累威胁滤过效率,而从微塑料上吸附的双酚A和邻苯二甲酸盐引起的内分泌干扰会损害激素信号传导。在拉丁美洲普遍依赖PET瓶装水的背景下,携带残留锑的降解PET纤维可能与生殖毒性标志物相关。纳米级衍生物(<100 nm)在实验模型中已被证明可以穿过血脑屏障,可能引发神经炎症。免疫失调源于微塑料在淋巴系统中的持续存在,加上镉等吸附在PE或PP碎片上的金属而加剧。慢性肠道菌群向促炎特征转变与肥胖、糖尿病和代谢综合征相关,这对于依赖可能含有微塑料或被动物饲料污染的本地鱼类的种群具有重要意义。长期炎症通过DNA损伤增加致癌风险。生态系统退化、鱼类繁殖力下降以及水净化服务能力减弱,增加了累积性危害并反馈到人类健康中。在缺乏过滤设施的拉丁美洲农村地区,饮食和饮水的复合暴露使得如果不采取针对性干预,体内负荷不太可能降低。与贫困相关的医疗缺陷加剧了慢性结局,如一旦启动后的肝功能衰退、生育能力下降和自身免疫状况。解决急性事件需要在工业排放点进行源头控制、安全的灌装规范和工作场所防护。预防慢性恶化则需要适应区域的微塑料去除技术,并逐步淘汰在普遍使用模式中的高危害聚合物。如果不同时缓解急性刺激和慢性进展,预计的区域负担将沿着已绘制的海鲜、瓶装水、农业和大气途径继续上升。
2.4 聚焦拉丁美洲的理由
拉丁美洲表现出因社会经济脆弱性、对特定消费途径的高度依赖,以及采矿和农业带来的强烈环境压力而产生的加剧且独特的微塑料暴露风险,这些因素共同维持了对包括儿童、手工渔民、土著社区以及农村和城郊家庭在内的脆弱人群的摄食暴露。社会经济和基础设施因素显著放大了暴露,同时限制了缓解能力。农村和城郊社区经常依赖社区管理的供水系统,这些系统缺乏先进的过滤设施,使得来自降解农用塑料、工业废水和未经处理的生活污水的微塑料得以进入饮用水供应。PVC和PE管道在热带条件下迅速降解,成为慢性的点源污染源,而有限的维护资源使污染持续存在。农业加剧了这一问题:用受污染的水灌溉的作物会在表面积累微塑料,这些微塑料难以通过家庭清洗去除;地膜和青贮包裹的广泛使用导致在强太阳辐射下田间发生开放式碎裂。此外,依赖手工渔业的沿海人口摄入源自工业废水、旅游垃圾和降解渔具的微塑料,季节性旅游高峰加速了垃圾输入。价格敏感性和对市政供水的缺乏信任推动了对PET瓶装水的广泛消费;储存期间的降解和非正规重复使用进一步增加了微塑料负荷,再加上工业装瓶厂的磨损。地理分布图展示了拉丁美洲微塑料研究的显著不平衡,巴西、智利、厄瓜多尔和墨西哥的研究强度占主导地位,而许多其他国家严重代表性不足。医疗保健不平等和监管空白加剧了这些暴露。农村人口经常出现持续的消化或呼吸道症状,却缺乏适当的诊断随访,可能导致肝纤维化或内分泌干扰等疾病进展。儿童的暴露尤其高,因为按体重调整的每日摄入量更高。使用标准EDI公式EDI = (C × IR)/BW(其中C为水中微塑料浓度,IR为每日摄入量,BW为体重),在相同水浓度下,儿童的EDI显著高于成人。典型摄入参数为儿童每日1升、体重15公斤,成人每日2升、体重70公斤,儿童的EDI可达成人的2–3倍。在拉丁美洲,儿童对瓶装水的更大比例依赖进一步加剧了这一情况。在智利,模型估算的儿童EDI达13.03颗粒/天,而成人为5.59颗粒/天。监管框架很少包含饮用水或食品中的具体微塑料限值,社区供水委员会缺乏强制性的监测或分析能力。对海鲜和瓶装水的高依赖构成了摄入的主要载体。沿海和河流流域人口从手工渔业和水产养殖中获取大量膳食蛋白质,滤食性双壳类和底栖鱼类积累的微塑料经常被整只食用。收获后用合成材料进行的后处理可能增加二次污染。对瓶装PET水的并行依赖通过聚合物降解和储存及重复使用期间纤维释放造成慢性暴露。大气沉降通过将纤维输送到晾晒的鱼干或装瓶设施中,进一步连接了这些途径。采矿和农业带来的环境压力充当了额外的放大器。采矿作业与供应城镇和灌溉系统的流域重叠,释放出吸附有毒金属(汞、镉、铅)的微塑料。农用塑料(地膜、灌溉管)在紫外线辐射下碎裂,并通过径流进入土壤和水道。这些交织的机制——社会经济脆弱性、对受污染主食的依赖以及部门特定的压力源——确保了微塑料持续转移到饮用水和食物链中,除非实施针对塑料使用、修复和协调监管的针对性干预措施。
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文献综述方法
本综述采用叙述性综合方法来应对拉丁美洲微塑料研究碎片化且区域不均的特点。该策略旨在整合多样化证据,对通过饮用水和食物链的人体暴露提供连贯评估,同时将环境赋存数据与暴露途径和公共卫生意义联系起来。检索在多个高影响力和区域性数据库中进行,以最大化覆盖范围:Scopus、Web of Science、ScienceDirect、PubMed、Embase、SciELO和Google Scholar。布尔查询结合了核心术语(“microplastic”或“microplástico”)与暴露相关关键词(“drinking water”、“agua potable”、“seafood”、“pescado”、“mariscos”、“agriculture”、“irrigation”、“bottled water”、“PET”、“human consumption”、“vulnerable populations”)以及地理标识符(拉丁美洲、南美洲和各国国名)。英语、西班牙语和葡萄牙语的双语检索对于获取发表在本地期刊上、在英语主导数据库中索引不佳的研究至关重要。检索和结果整合工作于2026年1月和2月进行。时间范围优先考虑2014–2025年,以反映该地区微塑料研究的快速增长,并有选择地纳入早期基础性工作。纳入标准侧重于报告拉丁美洲背景下与人类消费直接相关的基质定量数据的研究:饮用水(自来水、瓶装水、农村系统)、海鲜(海洋和淡水物种)、农产品(灌溉作物)、加工食品(蜂蜜、啤酒)以及影响膳食暴露的环境储库。符合条件的研究需提供定性表征(通过FTIR或拉曼光谱确定的形态、颜色、聚合物类型)和定量测量(颗粒/升、颗粒/千克、颗粒/个体、颗粒/份)。如果研究缺乏与人类消费载体的明确联系或未报告足够的方法学细节,则被排除。灰色文献仅在经同行评审来源交叉验证后有选择地纳入。为了可视化所综述文献的主题结构和覆盖范围,文献计量概览显示了聚焦于拉丁美洲的研究。词云展示了标题、摘要和关键词中最频繁出现的术语,突出了饮用水、海鲜、氧化应激和PET等概念的主导地位。关键词共现网络显示了三个主要主题集群:环境赋存与暴露途径、毒理机制以及拉丁美洲背景下的社会经济/公共卫生挑战。这一可视化既强调了证据基础各部分的相互联系,也揭示了现有研究焦点存在的区域不平衡。数据提取侧重于地理坐标、环境隔室、聚合物组成、颗粒形态、浓度范围、共污染物(重金属和持久性有机污染物)以及与健康相关的终点(氧化应激和内分泌干扰)。优先考虑了哨兵生物研究以评估营养转移。初步检索确定了约180篇文献。应用纳入/排除标准后,筛选出114篇参考文献:88篇聚焦拉丁美洲的研究和26篇支持性全球论文。通过注意巴西和智利研究的绝对主导地位,而大多数其他拉丁美洲国家严重代表性不足,来评估发表偏倚;这一点通过双语检索得到了部分缓解。这种叙述性方法侧重于相互关联的拉丁美洲暴露现实,而非孤立的隔室(例如采矿大气沉降与蜂蜜的联系、瓶装水降解与本地鱼类的联系,以及未经处理的废水与灌溉作物的联系)。通过在植根于区域社会生态环境条件的综合证据基础上构建,本综述为评估拉丁美洲特定脆弱性背景下的公共卫生风险提供了基础,这些脆弱性包括对处理水的有限获取、对本地海鲜和瓶装水的依赖,以及薄弱的监测和监管框架。
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拉丁美洲微塑料的赋存、暴露与毒理见解
4.1 拉丁美洲饮用水中微塑料的特征
关于拉丁美洲饮用水中微塑料的文献在地理上分布不均且方法多样,研究产出主要来自环境监测基础设施较完善的国家。研究主要集中在沿海和近岸区域,这些区域的水文系统汇集了海洋垃圾、农业径流和未经处理的废水输入。相比之下,尽管有证据表明支撑高地农业的河流流域存在显著的微塑料浓度,但内陆系统的研究不足。巴西提供了最广泛的数据,主要来自河口和水库环境,使用视觉显微镜和FTIR鉴定出PET、PP和聚酰胺等主导聚合物。智利的研究强调了淡水水库中由季节性径流驱动的污染峰值。厄瓜多尔记录了未经处理的城市污水出水下游的沉积热点。这些发现一致将基础设施缺陷(如老化的PVC管道和处理不足)与原料水中的高微塑料负荷联系起来。处理后的水调查揭示了直接的暴露途径:PET瓶装水每升含有数十至数百个纤维状颗粒,具体取决于品牌和储存条件;在墨西哥城,喷泉研究表明样本中存在多达770个颗粒,可能来自塑料涂层水箱或老化的PVC管道。方法学异质性使综合变得复杂:采样体积从小份抓取样(500毫升)到数升过滤活动不等,检测方法从视觉显微镜到FTIR或拉曼光谱不一。浓度范围显示出显著的国家间差异。厄瓜多尔阿索格斯等居民区的自来水中约含176.4颗粒/升,主要为1–5毫米的纤维,表明大气沉降和基础设施磨损,PET/PP也来自瓶装储存。巴西瓶装水含量在10至100微塑料/升之间,主要是0.5–2毫米的碎片,反映了装瓶线的磨损;计数随储存条件变化,受控环境下数值较低。尽管直接浓度数据有限,智利显示出较高的每日估计摄入量值——成人5.59颗粒/天,儿童13.03颗粒/天。儿童数值较高是由于每公斤体重的摄水量更高(儿童建模为15公斤,成人为70公斤)以及该地区许多环境中对瓶装PET水的较高比例依赖。峰值与湿季农业径流一致,将降解的聚合物输送到取水口。秘鲁的上游水源,如利马海滩沉积物(高达2524颗粒/平方米)和以东PE/PP碎片为主的河口水产养殖区,表明如果过滤不充分,下游饮用水供应存在污染潜力。哥伦比亚的EDI估计值较低(成人1.08颗粒/天),但在采矿与农业重叠的区域会出现热点,那里空气传播的薄膜会沉降在水库上;生物采样提示可能存在微塑料侵入。阿根廷依赖河流评估;下游旅游区显示出较高的污染负荷指数,与废物激增相关;成人EDI为5–10颗粒/天,儿童超过1颗粒/天。主导聚合物类型既反映了环境储库的污染,也反映了基础设施材料的输入。PE、PP、PET和PS在不同背景下反复出现,其流行程度受地理、来源类型和社会经济活动的影响。PE在农业景观中占主导,通过灌溉软管、地膜和包装径流进入;PP在渔港附近的代表性更高,源于合成绳索和渔网的磨损;PET的普遍存在很大程度上源于对瓶装水的依赖和制造过程中的磨损;PS出现较少但具有毒理学相关性,因其污染物吸附潜力。FTIR数据集证实了这些模式:来自阿根廷、巴西、厄瓜多尔、智利和哥伦比亚的数据显示存在PET、PS、PP、PU、PES、PA、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、发泡聚苯乙烯(EPS)、PVC和聚乙烯-醋酸乙烯酯(PEVA)。各国比例不同:阿根廷为50% PEVA和25.8% PET;巴西异常高的PS(58.3%)加上PET/PP;厄瓜多尔以PU/PET为主;哥伦比亚偏向PET,偶尔出现与基础设施退化相关的PU/PVC。PVC碎片表明老化管道是活跃的污染源。形态和尺寸分布表明形态、来源和暴露风险之间存在紧密联系。在多个拉丁美洲背景下,纤维在未处理和已处理水源中均占主导,在厄瓜多尔自来水中常超过50%。来源包括大气沉降、废水中的纺织品侵蚀、取水口附近农/渔业设备的PP绳磨损以及PET瓶装水储存造成的磨损。碎片在巴西和阿根廷的瓶装水样中占主导,特别是1毫米以下的,源于灌装/搬运过程中的机械破损。这些高表面积的碎片增强了摄取潜力,并可携带吸附污染物。薄膜在农业径流附近呈季节性出现;LDPE农用地膜在紫外线下降解成漂浮薄片,滞留在表层取水口。颗粒/球体主要源于工业树脂损失或通过废水未经处理而排放的微粒,巴西河口附近的取水口显示出与湿季陆上输送相关的季节性激增。泡沫(EPS)罕见,但出现在包装处置管理不善的下游。尺寸剖面差异很大:厄瓜多尔市政样本捕获了高达5毫米的纤维以及低于100微米的碎片;智利农村系统产生的中位尺寸为100–500微米,与地膜塑料降解周期相匹配。季节性水文气候转变在湿期重新悬浮沉积的微塑料,而纤维扩散持续。很少有研究将浓度与当地消费模式的EDI指数联系起来,或量化共污染物(即吸附在微塑料上或从中释放的重金属、持久性有机污染物和农药),尽管其吸附能力已有充分文献记载。目前的证据基础集中在特定地理区域,并受到农业、采矿、工业邻近性和对瓶装水依赖等社会经济因素的影响。方法学差异阻碍了综合,强调需要协议协调、共污染物分析、扩大空间覆盖范围,以及将赋存数据与生物监测相结合,以为拉丁美洲饮用水供应的慢性微塑料暴露监管框架提供信息。
4.2 拉丁美洲海洋和河口食物链中的微塑料
拉丁美洲商业性海洋和河口物种中的微塑料流行率表现出显著的分类学、地理和季节性差异,由营养生态学、栖息地利用、污染邻近性和方法灵敏度驱动。商业鱼类物种显示出由摄食功能群和栖息地塑造的分化暴露途径。哥伦比亚太平洋沿岸的石首鱼科和海鲶科调查显示,中上层-河口性石首鱼类通过悬浮碎片和浮游动物摄入微塑料,而底栖海鲶科则遇到嵌入沉积物的碎片。这些模式与全球趋势一致,即将更高的营养级与通过累积营养转移导致的微塑料摄入增加联系起来。厄瓜多尔太平洋沿岸的调查报告, planktivorous鱼类(n=240)中微塑料检出率为100%,相比之下,早先在巴拿马至智利范围内进行的一项更广泛调查中报告的检出率仅为30%。这种巨大差异可能源于当地环境条件、采样力度和检测阈值的差异,例如厄瓜多尔研究使用了更灵敏的光谱方法。碎片和纤维主导了回收的形态,碎片与沉积物再悬浮或猎物大小的拟态有关,纤维则源于渔具磨损或陆基纺织废水。季节性径流,即雨季增加的水流和沉积物输送,增加了沿海摄食区的碎片丰度,与水体赋存的趋势相平行。觅食深度是关键预测因子:亚马逊和圣玛尔塔等地区的肉食性底栖中上层类群显示出不可忽视的胃肠道微塑料负荷,反映了这些栖息地作为上游合成碎片汇的角色。亚马逊刺鳐体内存在微塑料,尽管因消费率低而与直接人类暴露的相关性较低,但这标志着微塑料在跨营养功能群中的生态系统层面渗透。条件因子指标提示,较低的鱼类状况与较高的肠道微塑料负荷之间存在潜在联系,可能表明亚致死影响,如营养同化受损。城市邻近河口成为污染热点,未经处理的污水将纤维和塑料碎片输送到许多商业物种的育苗栖息地。检测方法灵敏度显著影响流行率估计;视觉检查肠道可能会遗漏能够移出消化道的亚毫米颗粒,而显微FTIR或拉曼光谱可以检测到低至10微米的颗粒。间接通过饵料的转移仍未得到充分探索,但基于已记录的营养转移来看是合理的。鉴于拉丁美洲对海鲜蛋白的高度依赖,市场流通鱼类中的高微塑料流行率不仅是一个生态问题,也是一条直接的膳食暴露途径。软体动物和双壳类揭示了与环境负荷直接相关的人类膳食暴露,滤食性动物的积累最高,这归因于其摄食机制。秘鲁沿海的黑帽芋螺显示出可测量的微塑料浓度,证实了即使在城市渔场也存在污染。通过食用贻贝摄入的微塑料估计每年可达数十颗粒,特别是对于沿海居民而言。利马海岸的石鳖具有最高的微塑料负荷(6.92 ± 2.13颗粒/克),其次是偏顶蛤和黑钟螺,强调了区域与全球趋势的一致性,即将滤食性动物视为颗粒污染的有效哨兵。巴西河口调查显示,牡蛎和贻贝中的微塑料密度极高,城市地区牡蛎可达44.10颗粒/克。这些物种通常与其他污染物共存,如多环芳烃、有机氯、有毒金属和海洋垃圾,从而提高了食品安全风险,特别是当生食或轻度加工食用时。形态剖面与主导的本地来源紧密匹配:来自农业薄膜径流的PE碎片和来自聚丙烯钓线或纺织废水的纤维。对软体动物的生理影响包括消化道阻塞、滤食率降低、幼虫发育抑制、繁殖力下降、氧化应激和遗传毒性。滤食率降低可能增加微塑料在可食组织中的滞留。季节性调节流行率通过水动力输入:湿季径流向沿海摄食栖息地输送大量可降解大塑料(主要来自农膜、包装和城市垃圾);这些大塑料随后碎裂成二次微塑料。另一方面,旱季允许更持久的形态类型积累。这一过程增加了鱼类和其他商业物种摄入微塑料的可用性,提高了消化道物理损伤的风险以及吸附污染物的化学毒性风险。甲壳类动物显示出由摄食生态学、栖息地特征和污染源邻近性塑造的污染格局。流行率数据差异显著,例如热带太平洋的对虾为30%,而北太平洋样本为10%,反映了当地环境条件和河流输入。通过鳃的呼吸摄取提供了另一条途径;滞留的微塑料在暴露后可持续长达21天,可能加剧内部磨损和炎症。在拉丁美洲,食用习惯通常包括整只虾或蟹,增加了人类摄入的风险,因为即使去壳后,鳃中滞留的纤维可能仍然存在。营养多功能性增强了暴露途径,包括摄食沉积物结合碎片的底栖食腐行为。聚合物混合物偏向于农药承载的PE薄膜,出现在农业排水下游。有记录表明,与纺织设施相关的空气传播聚酯链沉降在河口渔场上空。鉴于可食用物种的高脂肪含量有利于疏水性污染物在疏水表面的吸附,准确的化学分型对于毒性评估至关重要。证据还表明营养转移,实验室和实地研究追踪了颗粒在连续食物网层级间的传递。在一个多级实验中,首先让蛙类蝌蚪暴露于微塑料,然后喂给坦巴廷加鱼,这些鱼随后又被喂给瑞士小鼠。胃肠道微塑料负荷沿食物链逐渐增加,喂食受污染鱼的鼠类为2.5颗粒/克,而直接暴露于污染水的鼠类仅为0.5颗粒/克。巴西南部河口的采样发现,肉食性鱼类比草食性鱼类具有更高的微塑料流行率,反映了通过受污染猎物或沉积物再悬浮的摄入。这些物种经常进入当地市场,直接将环境污染物与人类膳食暴露联系起来。海洋桡足类和磷虾等浮游动物以每10只桡足类1颗粒和每5只磷虾1颗粒的速率摄入微塑料,维持着向中上层鱼类的流动。贻贝和太平洋牡蛎分别持有5和10颗粒/克的湿重,这一点很重要,因为整个生物体被食用而不移除内脏。甲壳类动物也充当载体,将完整的微塑料转移到区域销售的底栖鱼类。软体动物中鉴定的纤维与来自同一区域捕食性鱼类肠道的聚合物组成(聚丙烯、聚乙烯)相匹配,表明在营养级内传递过程中降解极小。美洲蛎鹬等鸟类捕食者在它们的食丸中含有合成碎片,无论猎物类型如何,表明通过双壳类或甲壳类偶然摄入,随后重新分布到沿海环境中。季节性水动力转变放大了转移:雨季悬浮负荷增加了浮游动物和连续捕食者的摄取;而旱季沉积物的积累使底栖摄食者全年持续暴露。径流区微塑料上吸附的金属(铅、镉)和农药,通过C × T公式增加了化学-机械复合危害。不同物种的滞留时间不同:固定的底栖软体动物在被捕食前可积累颗粒,使其成为即使在季节性下降期间也是有效的载体;较小的组分(<100微米)可能在捕食者消耗前就已转移到组织中,逃避了肠道内容物检测,但却导致了可食肉的污染。顶级捕食者如海洋哺乳动物摄入充满微塑料的中层营养级鱼类。相比之下,食用中层营养级物种的人类整合了数周前始于浮游动物摄食事件的微塑料,这对依赖近期环境采样的海鲜安全性评估提出了挑战。鉴于拉丁美洲强劲的海鲜市场,营养转移证据凸显了迫切的政策需求:进入浮游动物摄食者的微塑料通过商业捕捞持续存在;加工很少能去除内部负荷;化学吸附提升了危害特征;监管框架对允许的生物量单位计数仍保持沉默。区域污染格局揭示了由当地环境驱动因素、社会经济条件和部门特定塑料输入形成的显著空间异质性。在海洋和河口食物资源中,微塑料负荷明显高于受影响较小的沿海地区(通常生物群中为<0.1–1颗粒/克),热点通常位于向混合区排放未经处理或部分处理废水的密度高沿海城市定居点附近。哥伦比亚太平洋沿岸,城市邻近站点的沉积物和生物群中的微塑料丰度高于外河口区域。盐度较低、水动力滞留较差的内河口集中了污染物,反映了先前观察到的海鲶科和石首鱼科的流行梯度。跨海岸比较凸显了与当地工业和废物处理实践相关的独特形态类型和聚合物特征:巴西河口牡蛎表现出高水平的聚乙烯碎片,源自农膜径流;而秘鲁贻贝含有源自渔具降解的聚丙烯纤维。集约化水产养殖区在网具使用期间记录到纤维的季节性激增,而邻近旅游业的沙质河口则显示出源自包装废弃物的高发泡聚苯乙烯碎片。地貌影响污染持久性:哥伦比亚太平洋的封闭海湾保留了受污染的沉积物,通过再悬浮事件导致底栖摄食者慢性暴露;而大型河流下游的开放海岸渔业在洪水驱动的大塑料输入期间经历偶发性峰值。纬度梯度增加了进一步的复杂性:热带地区高紫外线辐射加速了PE/PP的脆化,产生季节性碎片涌动;亚热带海岸则在沉积物中保留密度较大的聚合物,如PVC。聚合物组成数据集有助于来源追踪:迪布拉海滩沉积物中超过50%为聚苯乙烯,计算为样品中鉴定和表征的微塑料总数中聚苯乙烯颗粒的比例,而附近的马纳雷沉积物显示PP占主导。这些差异与部门特定