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來源：互聯網

微塑料（英語：Microplastics），定義是直徑小于5mm的塑料碎片或顆粒，是一種造成污染的主要載體。實際上，微塑料的粒徑范圍從幾微米到幾毫米，是形狀多樣的非均勻塑料顆?；旌象w，肉眼往往難以分辨，被形象地稱為“海中的PM2.5”。

2004年，普利茅斯大學的湯普森等人在《科學》雜志上發表了關于海洋水體和沉積物中塑料碎片的論文，首次提出了“微塑料”的概念。由在環境中長期存在的難以降解的塑料，經過物理磨損、化學反應和生物降解進一步破碎形成的細小塑料碎片。根據微塑料的來源可以將微塑料分為初級微塑料和次級微塑料兩大類。微塑料在環境中普遍存在，進入環境的途徑多樣，主要來源是人類生產、運輸和工業排放。環境持久性、質量輕、移動方便等特性使其可以迅速傳播并固定在全球生物圈中。由于體積小、吸附能力強，微塑料常吸附其它種類污染物，形成污染物聚集體，發生遷移轉換。全球微塑料碎片已成為地球生物圈中嚴重的生態環境問題。微塑料具有多種生物毒性效應，造成動物炎癥等多種病癥。2022年3月，科學家首次在人體血液中檢測到了微塑料污染，在近80%的實驗受試者樣本中發現了這種微小顆粒。4月，英國科學家首次在活人肺部深處發現微塑料。6月，根據發表在科學雜志《冰凍圈》上的一項最新研究顯示，在南極洲的新降雪中首次發現了微塑料。此外，已在人體多種組織、器官及代謝物中均檢測到微塑料的存在。

發現歷史

從20世紀50年代開始，由于塑料具有優越的材料性能，被廣泛應用于人類生活生產各個領域。海洋生物與持久性垃圾之間的相互作用最早記錄在1960年代后期的文獻中，1969年Kenyon和Kridler在夏威夷群島信天鴿胃里發現了塑料。1972年Carpenter和Smit在《科學》雜志上發表論文，認為塑料顆?？勺鳛槲⑸镙d體，塑料顆粒可能是有毒化合物的來源，如：進入海洋食物網的增塑劑和多氯聯苯（PCB）等，進入海洋食物網的來源。 2004年，普利茅斯大學的Thompson等人檢測了17個海灘浮游生物樣本，發現了大量塑料碎片，少數為顆粒狀，大部分為纖維狀，直徑約20μm，顏色鮮艷。Thompson在《科學》雜志上發表了《Lost at Sea: Where Is All the Plastic?》論文，首次提出了“微塑料”的概念，直徑小于5毫米的塑料碎片和顆粒，并形象地稱之為“海洋中的PM2.5”，并認為這類碎片是由抗生物降解性的較大物質通過機械作用逐漸分解形成的，會被海洋生物攝入，具有環境風險。2025年7月，穆爾西亞大學發布的一項檢測結果引人關注：科研人員在69%的女性卵泡液、55%的男性精液樣本中都發現了微塑料。

物質分類

微塑料按照來源進行分類，分為初級來源和二次來源，大多數微塑料來自次級分解。

初級微塑料

生產制造成微觀尺寸的塑料被定義為初級微塑料，來源多樣，常用于個人護理產品（牙膏、洗發水、沐浴露等），以及衣物纖維。洗滌合成服裝和織物可能會在廢水中釋放微塑料纖維，用于空氣噴射技術的初級微塑料常伴隨重金屬污染。日常使用的塑料制品產生的塑料碎片隨著生活污水進入污水處理廠，因此污水廠出水是淡水水體中微塑料的重要來源。

次級微塑料

次級微塑料有顆粒狀和纖維狀，由較大塑料碎片分解形成，主要發生在海洋環境中。風化是塑性分解的主要過程，塑料顆粒容易受到機械力的破壞，例如磨損，波動和湍流，超過半數的廢棄塑料漂浮在海面，會受到紫外線輻射和光氧化而發生分解，這種降解可能導致用于增強耐久性和耐腐蝕性的添加劑從塑料中浸出。溫度、陽光、pH等環境因素，以及塑料材料的特性，如尺寸和密度，會影響大體積塑料（>5mm）的降解速率。底棲帶的低能量極端海洋環境含氧量非常低，在海洋深處和鹽堿條件下，微塑料的降解速度顯著減慢。

理化性質

沉降性

微塑料作為聚合塑料的碎片，主要組成物質為聚乙烯（PE），聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚丙烯（PP），聚氯乙?。≒VC）和聚苯乙烯（PS）等。研究表明，PVC、尼龍和PET相較海水密度大，在水體環境中容易下沉，賦存在海洋沉積物中；PE、PP 和 PS 等密度較低的微塑料在海洋水體中以分散或懸浮固體顆粒的形式存在。微塑料表面的微生物吸附和積累會改變它的沉降性能。微塑料表面積越大，生物膜形成越快，生物膜表面定殖的硅藻等藻類有助于微塑料形成團聚體，沉降行為隨之加快，當下沉至光照難以滿足需求的深度，生物膜逐漸脫落，微塑料重新上浮。

化學穩定性

微塑料具有化學穩定性，可以在環境中持續很長時間，從數百年到數千年不等。微塑料進入自然環境后經歷的機械摩擦、化學氧化等過程會造成表面粗糙度、電負性及官能團組成等理化性質發生變化，進而影響其穩定性。

微塑料的物化特性會被生產添加劑影響，難降解添加劑降低了微塑料的分解和礦化率。微塑料的電負性隨著環境中金屬離子強度的增強而減弱，穩定性下降，但當超過臨界值后，環境中金屬離子強度對微塑料穩定性的影響大大減弱。微塑料的穩定性受到表面官能團數量和種類的影響，隨著紫外老化微塑料表面羰基增多，疏水性減弱，增大了微塑料的臨界聚沉濃度，穩定性增強。生物膜形成導致的沉降行為使得微塑料難以接受足夠光照進行光降解，穩定性增強。

吸附性

在微塑料遷移過程中的反應變化會不斷改變微塑料的物理、化學性質，如顏色、表面形態、結晶度、粒徑、密度、反應性、表面官能團組成和疏水性等，進而影響其對其他污染物的吸附性。對于微生物來說，微塑料為其提供了穩定的棲居環境和豐富的營養底質。微生物能在微塑料表面迅速定居并大量繁殖，形成一個由異養菌、自養菌和共生體等多樣化微生物組成的群落，被稱為“plastisphere”。以單一微塑料形成的生態位點，會改變微生物的群落結構和代謝形式，如微生物對氮物質的獲取、利用和循環。隨著生物膜的形成，微塑料表面附著的生物群體穩定性強，吸附污染物的能力隨之增強，主要表現為對重金屬和有機污染物的吸附。

生物膜形成后，重金屬在微塑料上的吸附擴散由顆粒表面擴散機制轉變為膜擴散機制，且生物膜上的可電離基團增強了微塑料與重金屬的親和性，通過強絡合反應結合。此外，微生物分泌的EPS具有粘性，增大了顆粒集團的吸附能力。微塑料在水環境中主要通過與疏水性污染物的分子間范德華力、疏水相互作用、氫鍵、微孔填充機制和靜電相互作用等方式吸附有機污染物。生物膜的形成增大了微塑料的比表面積，為污染物提供了更多的吸附位點，提高了污染物的有效擴散面積。生物膜是微塑料吸附有機污染物的活性層。

此外，微塑料可能攜帶致病菌大范圍遷移、傳播，造成嚴重的生態風險。附膜后的微塑料，其外觀、氣味和味道都更像食物，更易被海洋動物攝食而進入食物鏈。

生物積累性

由于微塑料具有高比表面積和疏水性，容易吸附重金屬、多環芳烴、多氯聯苯和雙酚 A 等污染物。微塑料可作為各種溶解性污染物的載體，經過聚合物沉降后被沉積物中的微生物吸收。而這些微生物和水面上漂浮的微塑料又會被浮游生物（水蚤或普通水蚤）攝食消耗。而水相中的微塑料被淹沒植物、漂浮植物吸收。魚類和包括蝦、瓣鰓綱、兩性珊瑚的其他水生生物，以這些植物和微生物為食。沿海地區的生物體極易吞食微塑料，特別是濾食性和沉積性魚類。這些微塑料在生物體的不同組織和胃腸器官積聚，水生生物暴露在具有高豐度的微塑料水體環境中。由于微塑料的形狀和顏色與水生食物相似，生物無意中會攝入大量的微塑料。森林鳥類中微塑料的來源與水生生物相似，當鳥類在濕地尋找食物時，它們經常誤食各種顏色的微塑料，并且微塑料對鳥類是致命的。隨著食物鏈的移動，通過攝取、生物積累和生物放大的主要機制，微塑料最終遷歸到高等級營養生物體內。

安全事宜

環境風險

微塑料的生態風險主要分為兩個方面，首先是微塑料自身的危害，作為合成高分子材料，部分微塑料難降解，被認為具有生物惰性。并在生產過程中會添加表面活性劑、潤滑劑、阻燃劑等額外添加成分，這些成分會隨著微塑料老化、降解而浸出；另一方面基于微塑料良好的吸附能力，極易吸附環境污染物，形成集各種污染物于一體的多組分、高濃度、難降解的微塑料－污染物復合體，具有對生態環境的聯合毒性。微塑料吸附有機污染物的濃度較海底沉積物高100倍，較海水濃度高100萬倍。

生物危害

植物危害

水環境中微塑料影響浮游植物的酶活性、基因表達以及光合作用等生命活動。微塑料會降低藻類葉綠素抑制正常光合作用。微塑料團聚附著在植物根系上，塑料顆粒降低了根細胞的活力，抑制了植物與環境的物質交換，減少植物營養吸收，造成植物生長緩慢。

動物危害

微塑料被浮游動物、魚類等誤食后會產生一定的危害和毒性效應，低營養級生物特別容易受到攝入微塑料的影響。與“白色污染”塑料相比，微塑料的危害體現在其顆粒直徑微小上，微塑料粒徑越小，環境風險越大，能夠穿過細胞膜進入生物細胞內部。低密度微塑料在海面漂浮易被表層魚類、鳥類、藻類攝食；密度較大的微塑料沉降至底質環境，被底棲生物攝食。海洋生物攝食微塑料，會對生物體造成機械損傷，堵塞食道，或引起假性飽腹感，減少對其他食物的攝入，導致維持機體活動能量缺乏，器官功能衰退，甚至死亡。研究發現，微塑料在消化道積累會導致腸道上皮細胞變形，出現排泄紊亂；微塑料在消化腺的溶酶體系統中富集會造成生物體炎癥反應。此外，還可能造成生殖障礙、內分泌干擾、呼吸困難、代謝紊亂、肝臟損傷等癥狀。

人類危害

環境中微塑料可通過吸入、攝入、皮膚接觸等直接途徑進入人體，威脅人體健康。微塑料的生物持久性和累積性是導致人體健康風險的重要因素。微塑料能產生活性氧，激活部分酶，影響生物體機能，如通過抑制乙酰膽堿酯酶引起神經毒性。部分微塑料顆粒停留在人體肺部，或通過呼吸系統進入血液，激發免疫細胞的反應，可能導致局部炎癥和癌癥。微塑料還會通過直接攝食可食用藻類和經食物鏈間接攝食進入人體，微塑料通過食物鏈向高營養級轉移并累積，表面吸附的污染物會對各級生物和人類造成危害。有機污染物和微塑料的復合會提高食物鏈的生物吸收度，最終進入人體，危害人體健康。

2024年3月29日，浙江大學醫學院附屬第一醫院錢鵬旭、浙江大學良渚實驗室黃河等人在“Cell Discovery”期刊上發表了一篇題為“Microplastics dampen the self-renewal of hematopoietic stem cells by disrupting the gut microbiota-hypoxanthine-Wnt axis”的研究論文。該研究顯示，微塑料會對造血系統造成嚴重損害，抑制造血干細胞的自我更新和重建能力。

去除方法

物理法

沉淀法

沉淀是污水處理工藝中的常規一級處理單元，主要通過物理方法去除污水中的懸浮顆粒物質。微塑料屬于微小懸浮物，沉淀對微塑料的去除起主要作用，對整個水處理工藝流程去除微塑料的貢獻率可達70% ～80%，沉淀法對于微塑料的去除與碎片形狀、尺寸、水力條件相關，不同微塑料的去除率差異性較大。

膜技術

膜技術主要是利用物理截留去除顆粒尺寸大于濾膜孔徑的微塑料。水體中密度較低，沉降性能差的微塑料，主要利用動態膜技術去除。原理是在其支撐膜上新形成濾餅層，由廢水中的固體雜質組成作為過濾污染物顆粒的二級屏障，不需要額外添加化學試劑，避免了水體二次污染。膜技術對微塑料的去除效率高，能耗低，操作靈活簡單，穩定性好，但膜的成本較高，應用過程中需要考慮膜更替的經濟性問題。

煮沸法

如果水質較硬，即水中碳酸鈣含量較高的話，將水煮沸去微塑料的效果能達到近90%。這是因為硬質水在煮沸、冷卻后，水中的碳酸鈣會變成固態，而這些固態碳酸鈣顆粒的沉降過程會把水中的微塑料一起“打包帶走”。要想去除飲水中的微塑料，最簡單有效的方法就是把水煮沸5分鐘后放涼，然后對白開水進行過濾，濾掉沉積物即可。

化學法

混凝法

混凝法利用、鋁基鹽或其他聚合氯化鋁，通過吸附絡合機制在微塑料顆粒之間形成強鍵，連結成為更大的顆粒，使得微塑料團聚體沉淀分離。鋁基鹽比鐵基鹽具有更好的去除效率，添加聚丙烯酰胺(PAM) 作為增強凝聚劑，能夠大大提高混凝效果。額外藥劑的添加可能對水體造成二次污染，需要在混凝之后設置沉淀設施，實現固液分離。

電絮凝技術

電絮凝技術的原理是將金屬作為主電極，在外加電壓作用下，陽極產生金屬陽離子與電解產生的OH-反應形成金屬氧化物混凝劑，通過混凝去除微塑料。中性條件更有利于絮凝劑的產生。電絮凝技術易于安裝和操作、處理時間短、能夠去除細小顆粒，不需要添加化學試劑，能有效地防止二次污染。

生物技術

在微生物降解微塑料的過程中，微生物首先在微塑料表面附著，逐漸形成生物膜，在微生物分泌的胞外酶和細胞內酶的作用下，微塑料被分解為低聚物、二聚體或單體，部分會繼續被礦化為CO2、H2O、CH4。微生物降解是所有方法中最安全，同時能實現大規模應用的一種降解方法，可應用于不同的水環境中。此外，微塑料可以利用污泥微生物吸附、沉降作用截留在污泥中，可去除率超過98%，殘留在污泥中的微塑料難以完全去除，污泥餅中微塑料處理率仍小于50%，截留固化后污染物的去除問題亟待解決。傳統的活性污泥工藝存在明顯缺點，所需反應池規模大，能耗高，成本高，經濟效益較低，各個區域之間的回流伴隨著微塑料處理產物的流動，可能會對其他區域的活性物質、微生物造成污染，降低其他污染物質的處理效率。

來源與遷移分布情況

研究證實微塑料分布在世界各地，微塑料在海洋環境、河海沉積物、地表水等水體中均被檢出。

海洋環境

據統計，每年約1000萬噸塑料進入海洋，大型塑料經機械摩擦、光解、化學分解、分化等作用破碎小型化成為微塑料碎片，由于體積微小極易被生物攝入或纏繞，存在于100多個海洋物種中。例如，化妝品中的塑料顆粒和以空氣噴射為介質的微塑料可以通過家庭和工業排水系統進入水道，進而通過河流輸入海洋。沿海地區，人類活動，如旅游、捕撈、航運、海洋工業等直接產生大量塑料，對海洋污染嚴重。

據聯合國環境規劃署2006年的一份報告估算，每平方公里的海洋表面漂浮的塑料垃圾平均為1.8萬件。在污染集中的海區，該數字可達到38萬件。另有數據顯示，海洋中的塑料垃圾近40年增加了上百倍，且顯現逐年增多的趨勢。尤其是在太平洋、大西洋中，面積巨大的垃圾帶讓人們開始意識到，微塑料垃圾可能已在海洋中普遍存在。

大氣環境

從大氣污染角度，空氣中的微塑料在大氣運輸后沉降在海洋、土壤或沉積物中?？諝馕⑺芰系闹饕獊碓词呛铣杉徔椘?，合成橡膠侵蝕和城市灰塵。此外，工業廢氣排放、房屋家具、垃圾填埋場、交通顆粒物、焚燒殘留、污水污泥等是空氣微塑料的額外來源。

土壤環境

土壤是微塑料的重要儲存場所，研究發現污水污泥和堆肥中存在大量的微塑料纖維、碎片，進入土壤后會持續性存在并積累，影響土壤生物生長繁殖。表層土壤中的微塑料可通過農業栽培、土壤生物作用、土地干裂、浸出等作用進入深層土壤甚至地下河。

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