《Environmental Research》：Microplastics in urban wastewater: A vector for chemical and biological pollutants with emerging health risks
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摘要塑料制品的广泛使用使其成为一个严重的环境问题，尤其在城市地区。本研究调查了巴基斯坦费萨拉巴德城市污水中微塑料（MPs）的丰度、地理分布和组成，以及微塑料上吸附的污染物（重金属、微生物），重点关注人类活动的影响。为支持本研究，还进行了水质分析以及微塑料污染物与水质理化特性之
摘要
塑料制品的广泛使用使其成为一个严重的环境问题，尤其在城市地区。本研究调查了巴基斯坦费萨拉巴德城市污水中微塑料（MPs）的丰度、地理分布和组成，以及微塑料上吸附的污染物（重金属、微生物），重点关注人类活动的影响。为支持本研究，还进行了水质分析以及微塑料污染物与水质理化特性之间关系的分析。费萨拉巴德是一座规模庞大的工业和人口密集城市，由于塑料废物管理不善，其污水系统中存在严重的微塑料污染。对14个主要排放站点的污水样本进行了微塑料浓度、形态、聚合物组成以及与吸附污染物和水质参数关系的分析。结果表明，所有样本中均存在微塑料，平均浓度为2281 ± 0.19 MP/m3，人口密集区域的最高浓度达到9256 ± 0.35 MP/m3。最常见的类型为大尺寸微塑料（300–500 μm），其中碎片占50.5%，纤维占31.5%。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析确定的三种主要聚合物为聚乙烯（PE）37%、聚丙烯（PP）29%和聚苯乙烯（PS）25%。人体消费似乎是微塑料的主要来源，微塑料含量与水质指标之间的强相关性证实了这一点。研究结果确认，微塑料的存在与总悬浮物（TS）、电导率、浊度、五日生化需氧量（BOD?）、化学需氧量（COD）和温度的升高相关，同时溶解氧（DO）、pH值、硝酸盐氮（NO?-N）、亚硝酸盐氮（NO?-N）和氨氮（NH?-N）降低。从污水中提取的微塑料上负载有重金属铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）和砷（As）。细菌定殖潜力指数（BCPI）进一步探索了微塑料对细菌定殖和健康风险指数的显著影响。本研究强调了改善费萨拉巴德等城市塑料废物处理法规的必要性，以减少微塑料污染。
引言
由于塑料废物管理不善，巴基斯坦面临环境问题。2020年，巴基斯坦生产了约432万吨塑料，人均年塑料消耗量为5.5公斤，其中260万吨最终成为老化塑料废物（Sohoo等人，2022；Umar 2020）。塑料回收利用仅限于具有经济可行性的塑料制品，包括大型塑料餐具和PET瓶。虽然回收的塑料被再加工利用，但大量一次性塑料最终流入排水系统（Rafique等人，2020）。塑料废物可在生物、化学和物理过程的作用下降解为最大尺寸不超过5毫米的微观单元，即微塑料（MPs）（Sadia等人，2024；de Souza Machado等人，2018；Hurley和Nizzetto，2018）。
由于微塑料具有较大的比表面积和疏水性，它们能在生态系统中长期存留，并充当多种污染物的载体（吸附重金属和有机化合物）。吸附作用使微塑料能够积累有毒金属，如铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）和锌（Zn）。这有助于重金属的搬运，增强其在环境中的持久性，并可能增加其对水生生物的生物可利用性。此外，塑料生产过程中添加的添加剂在实现其预期目的的同时，会在降解过程中释放，并促进污染物在污水中的传输。因此，微塑料与重金属的共存正成为一项环境威胁（Cole等人，2011；Ding等人，2019；Wang等人，2021）。
虽然微塑料污染通常被认为是人类活动的后果（de Carvalho等人，2021；Grbic等人，2020），但人为特征，如交通密度、城市土地利用、国内生产总值（GDP）、人口密度和城市工业结构，会增加城市污水中微塑料的丰度和传输（Dai等人，2022；Fang等人，2021；Gao等人，2023；He等人，2020；Yang等人，2022）。各种陆地人类活动，包括废物处置、垃圾、工业、住宅、农业和交通运输，均会产生微塑料，这些微塑料通过面源（非点源）如排水、雨水径流和道路径流，以及点源如污水处理厂释放到环境中（Sadia等人，2022；Su等人，2020）。
不同环境中的微塑料浓度预期有所不同，取决于人类影响和活动的类型。约80%的微塑料源自工业和市政活动（Mason等人，2016；Lechner等人，2014；Fendall和Sewell，2009）。源自服装制造、塑料遮阳网和塑料绳索的MP纤维通过洗衣机进入污水（Browne等人，2011；Napper等人，2015；Senathirajah等人，2022）。此外，来自塑料产品使用的MP，如茶包、塑料海绵、聚丙烯编织包装袋和常用于携带各种市场商品的聚乙烯袋，以及清洁产品中的微珠、化妆品、牙膏和面部清洁剂等，也会连同MP一起被引入污水（Hernandez等人，2019；Cox等人，2019；Kang等人，2018；O?mann等人，2018）。
丢弃在街道上的塑料废物中的MP可在行人或车辆踩踏下以及紫外线辐射风化作用下释放到污水中，即使它们在街道上流动也是如此（Geyer等人，2017）。塑料在多个领域的广泛使用，包括建筑、建材、汽车零部件和包装行业，可直接向污水排放微塑料（Horton等人，2017）。因此，与农村地区相比，城市地区向污水系统释放的MP增加了40%（Mai等人，2024）。近期研究表明，微塑料通过充当重金属、病原微生物、持久性有机污染物和潜在有害化学添加剂的载体，增加了其环境持久性和毒理学相关性。它们在城市污水系统中的广泛存在引发了对因食物链和水源污染导致间接人体暴露的担忧（Senathirajah等人，2022）。
为控制潜在的MP污染并减轻其有害影响，确定MP来源并检验其分布与人类活动之间的关系至关重要。以往研究已证明MP在海洋、土壤和淡水中的污染（Hendrickson等人，2018；Biber等人，2019；Grbic等人，2020），但对其在城市污水中的分布知之甚少。在对全球大城市文献进行分析后，指出费萨拉巴德也属于大型人口密集城市之一。在费萨拉巴德，微塑料状况尚不清楚。由于没有关于巴基斯坦这座大城市城市污水中微塑料污染的先前提论文献，也没有对该城市的MP范围进行研究，本研究旨在填补这一知识空白。本研究检验了微塑料的丰度、聚合物组成和形态特征；利用相关性分析检验微塑料空间分布与环境变量和重金属之间的关系；并衡量了各种人类活动对微塑料污染的贡献。
各章节摘要
研究地点与采样
费萨拉巴德位于东经72°40′至73°40′、北纬30°42′至31°47′之间，地处拉契纳杜阿布的中心地带，地形平坦，阻碍了污水和雨水的重力排放。为此，费萨拉巴德水务局（WASA Faisalabad）通常采用多级泵送方式进行污水排放。城市内设有34座污水处理厂，覆盖了费萨拉巴德约72%的人口，连接了127,972个家庭、18,808个商业场所和904个
结果与讨论
当前研究的目的是评估该市多个排放站点的污水中微塑料的分布情况。
结论
本研究评估了巴基斯坦费萨拉巴德城市污水源中的微塑料污染，重点突出了主要污水处理站中的微塑料普遍存在性。市政废物处置和工业排放等人类活动显著影响微塑料浓度，微塑料主要以碎片和纤维形式存在，聚苯乙烯、聚丙烯和聚乙烯被确定为主要聚合物。微塑料水平、水质参数与
CRediT作者贡献声明
Mamoona Sadia：撰写——初稿、项目管理、方法论、调查研究、数据整理、概念构思。Abid Mahmood：撰写——审阅与编辑、指导、软件、资源、方法论、数据整理、概念构思。Muhammad Ibrahim：撰写——审阅与编辑、可视化。Bilal Aslam：撰写——审阅与编辑、方法论。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的利益冲突或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
作者感谢巴基斯坦费萨拉巴德< 环境科学系，< 政府学院大学提供本研究的研究设施，该研究是博士项目的一部分。
Mamoona Sadia|Abid Mahmood|Muhammad Ibrahim|Bilal Aslam
环境科学系，政府学院大学费萨拉巴德，38000，巴基斯坦
