厦门理工环境学院最新EP综述：微塑料迁移和转化途径以及健康暴露风险

文摘 2025-01-22 12:00 浙江

2025年，来自厦门理工学院环境科学与工程系的Jianfu Liu和美国堪萨斯大学医学中心病理学与检验医学系的Liang Zheng（通讯作者）在*Environmental Pollution*期刊上发表了题为“Microplastic migration and transformation pathways and exposure health risks”的综述文章，全面探讨了微塑料的迁移转化路径、对生态环境和人类健康的影响，并指出了当前研究的不足和未来研究方向。

塑料在现代社会应用广泛，但大量塑料废弃物因处置不当进入环境，经复杂过程分解为微塑料。微塑料粒径小于5mm，化学性质稳定，难以分解，能长期存在于水、空气、土壤等环境介质中。由于其比表面积大、吸附能力强，还可附着有害化学物质和微生物，在生态系统中迁移扩散。当前研究发现，微塑料不仅广泛分布于河流、湖泊、海洋、大气、土壤等环境，还能通过食物链传递，进入水生生物、土壤生物乃至人类的器官组织和血液中，引发环境污染、生态破坏、生物毒性和公共健康等诸多问题。虽然科研人员已对微塑料展开多方面研究，但仍有许多科学问题亟待解决，本文旨在梳理现有研究成果，为微塑料污染防控、生态保护和健康风险评估提供参考。

塑料在现代生活中至关重要，但使用和处置不当导致微塑料在环境中广泛分布，引发了人们对环境和人类健康的严重担忧。大量研究探索了微塑料的转化机制、生物积累、生态影响和健康风险。本综述首先分析了微塑料在全球范围内的迁移、转化和降解途径，然后综合了目前关于微塑料在土壤、大气和水生环境中的类型、来源和迁移途径的知识，重点阐述了光老化和微生物降解等转化机制，并详细说明了它们对生态和人类健康的影响。此外，本综述还探讨了当前研究的空白，确定了需要进一步研究的关键领域，如微塑料降解过程中的关键控制点和人群健康风险的潜在机制。旨在为推进微塑料污染控制、生态保护工作和健康风险评估框架提供全面参考。

一、微塑料在全球范围内的迁移、转化和降解途径复杂，对环境和生物影响深远：

- 迁移途径：在大气环境中，微塑料源于合成纺织品纤维、污染灰尘等，借助风、温度变化和湍流等，可进行本地及远距离传输。在水环境里，地表径流、污水排放等是主要来源，能在河流、湖泊、海洋等水体迁移，还会经大气沉降和降水扩散，影响水生生物。土壤中的微塑料来自农业活动、大气沉降等，虽不像水体中扩散快，但会长期积累，影响土壤生态。

- 转化机制：光降解方面，塑料聚合物在紫外线作用下，经链引发、传递和终止三个阶段，使分子链断裂，形成小分子化合物。过程中，羟基自由基等起重要作用，且受塑料类型、光照强度等因素影响。生物降解上，微生物先附着在微塑料表面，分泌酶使其生物碎片化，产生的小分子被微生物吸收代谢，部分转化为水、二氧化碳等物质，不同塑料降解速率差异大。

- 降解途径：主要包括光降解和生物降解。光降解是在紫外线辐射下塑料化学键断裂；生物降解是微生物利用塑料为碳源进行代谢活动。此外，还有机械磨损、化学氧化等方式，不过微生物对部分塑料如聚氯乙烯和聚丙烯的降解机制尚不明确。

二、微塑料对生态和人类健康存在诸多负面影响：

- 对生态的影响：在大气环境中，微塑料作为新的悬浮物质，影响降雨、降雪等湿沉降过程，干扰大气、海洋和陆地间的物质循环与交换。进入水生态系统后，它会被水生生物吸附或摄取，阻碍光线，影响藻类等浮游植物的光合作用，进而改变浮游生物的生物量，破坏水生生态系统平衡。同时，微塑料还能吸附重金属和有机污染物，形成独立的微生态系统，随水流迁移，对海洋生物构成威胁。在土壤环境里，微塑料会改变土壤的结构和理化性质，影响土壤的密度、持水能力、孔隙度和渗透性等，还会干扰土壤微生物的群落结构和功能，影响土壤的生态功能和植物生长。

- 对人类健康的影响：人类主要通过呼吸吸入、饮食摄入和皮肤接触等途径暴露于微塑料。吸入的微塑料可在呼吸道滞留，引发心肺疾病，粒径较小的还能进入血液，累积在其他器官，破坏细胞稳定性并触发免疫反应。经消化系统摄入的微塑料会刺激肠道，干扰肠道菌群平衡，引发炎症和代谢问题，甚至可能导致遗传疾病。此外，微塑料还能吸附环境中的持久性有机污染物和重金属等，增强其毒性，对人体产生间接危害。

结论

（1）尽管塑料的使用历史仅约100年，但微塑料已迅速扩散至全球几乎各个角落，在大气、水和土壤中无处不在。作为一类新型污染物，微塑料具有独特的形态和表面特性，且毒性各不相同。它们对生态环境的影响是多方面、复杂且具有系统性的。然而，目前的研究大多聚焦于局部环境和特定的模式生物，对微塑料在大气、水生和陆地生态系统中整个生命周期的迁移和转化关注不足。因此，微塑料潜在的系统性生态风险，如对食物链、营养循环或生态系统服务功能的破坏，仍未得到充分探究。

（2）关于塑料在环境条件下的老化机制研究较为广泛，特别是在光转化、生物降解、机械磨损和化学氧化方面。然而，对塑料老化过程的控制研究较少，尤其是对关键转化步骤的加速研究。虽然对聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的降解途径有了一定的了解，但聚氯乙烯（PVC）和聚丙烯（PP）的微生物降解机制在很大程度上仍不明确。值得注意的是，PE、PS和PET可通过微生物转化进入三羧酸循环，这突出了该循环在其生物降解中的重要性。因此，研究该途径中限速步骤的调控对于提高微塑料的生物降解速率至关重要。此外，了解微塑料在人体组织中的转运和最终归宿，对于评估其对人类健康的潜在影响至关重要，这方面还需要进一步研究。

（3）微塑料毒性研究主要使用海洋生物、啮齿动物、斑马鱼等模式生物进行相对短期的暴露实验。对微塑料对人类毒性的直接研究有限。目前关于人类的毒性机制大多是从这些模式生物的研究中推断出来的。此外，由于技术限制，准确评估人类对微塑料的暴露程度具有挑战性，而且微塑料类型、颗粒大小、形状和化学组成的多样性，可能导致潜在危害途径、受影响部位以及对人类健康影响程度的显著差异。因此，迫切需要开展更精细、更长期的研究，以探索长期暴露于单一或混合微塑料对人类的潜在危害和健康风险。

Liu, J., & Zheng, L. (2025). Microplastic migration and transformation pathways and exposure health risks. *Environmental Pollution*, 368, 125700. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2025.125700

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