文摘
塑料污染物质并不是一个新颖的科学以及公共社区。然而,公众的知识时塑料微粒污染仍处于起步阶段。这些微小的塑料颗粒的主要来源在水生环境中洗衣,磨损的家庭塑料、化妆品、个人护理产品、轮胎磨损、食品包装纸、等等。然而,公众并不知道他们是这些主要排放源和贡献多少。此外,绝大多数的研究到目前为止在所有塑料污染大小分数比淡水生态系统更关注海洋生态系统。因此,人们更比海洋生态系统与淡水生态系统;它应该得到额外的重要性。而不是通过摄入对水生生物的影响等方面,微观构成的生态风险和nanoplastics向量为化学污染物及其积累通过营养转移更严重和至关重要的。水生生物和水生生态系统已经受到多种环境因素的影响,现在塑料微粒和nanoplastics粮食安全可能代表一个重要的额外风险。微和nanoplastics已经入侵我们的饮食以不同的方式。 Even if it does not show any immediate effect on human health, long-term exposure may pose a serious threat to the human population. Hence, identifying the possible sources and reducing exposure to these sources is of utmost importance.
1。介绍
“塑料”一词表示高分子材料的范围,可以塑造成不同的大小和形状根据最终产品的需求在不同温度和压力条件。化石资源,如煤炭、天然气、原油和纤维素等有机产品等用于这些合成和半合成聚合物的生产。一些主要的聚合物包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚酰胺(PA),等等。
塑料微粒(MPs)是塑料粒子的大小不超过5毫米,不小于0.1毫米。一些研究人员提出一些其他条款和分类根据尺寸范围,如macroplastics粒子大于5毫米,mesoplastics粒子大小5至1毫米,议员之间的大小1毫米和0.1μ米,NPs粒子大小小于0.1μ米(1]。许多这样的大小范围提出了不同的研究人员。然而,一般来说,5毫米大小更接受为上限(2),这包括几个小颗粒大小很容易被生物体。塑料粒子在这些大小范围再次分类根据其形状为研究目的和更好的理解。为主,五个主要团体或类别用于议员的分类根据其形状(表1);有时研究小组之间的命名可能不同。
一旦塑料分解成更小的粒子,也称为国会议员,并分散到环境,从生态系统的任何部分消除是一项艰苦的任务。国会议员大多是引入水生栖息地由于人类活动,及其分布是相当多样化。人口密度上升和大量的议员已被证明有积极的协会,这可能有助于增加塑料碎片积累在水生栖息地4]。在塑料废物积累在海洋环境中,70 - 80%的议员通过河流(进口5]。在最近的一项研究在西贡河河口系统完成,越南,据估计,人为纤维释放从河里海115 - 164×1012项目年−1(6]。
有证据显示存在的塑料在不同的环境/生态系统多年来(7),即使在原始和偏远地区8)即使在汽车列车(9]。这些微小的塑料粒子可能是来自不同来源等一次性物品,包装物品,粒子从轮胎和道路,墙漆,路边的垃圾,从合成纤维纺织品等等(10]。议员的组成和理化特性非常多样化,并关注他们的环境发生和影响转向了我们近年来内陆水道。解决环境问题提高议员,全面描述包括它们的大小,形状,和其他主要特征是重要的和必要的。有关议员在过去的两个时代,研究污染呈指数增加,但身份验证和标准化方法采样,量化和描述的议员仍然缺乏。因此,多个实验室的可比性已经阻碍,导致更糟糕的质量保证和下或高估的议员11]。
二次议员和NPs退化形成的macroplastics通过不同的强调,影响聚合物的结构和反应性,从而诱导退化。这些压力包括水解、光降解由于紫外线照射,机械磨损砂或波浪作用,和生物降解5]。大多数的议员和NP排放对环境发生意外,没有用户的知识,因为这些版本发生在不同的过程是我们日常生活的一部分。
不同种类的塑料用于制造产品的多样性。个别单体聚合,形成的聚合物的支柱产品。在这过程中,一些溶剂和其他化学物质作为发起人和催化剂。此外,一些添加剂如阻燃剂、稳定剂、颜料、和填充物是包含在生产过程给塑料某些特征,如灵活性、力量、按产品要求和颜色。这些化学物质可能会释放到环境在其生命周期的任何阶段,在生产、使用或处置产品(12]。基于所使用的聚合物、添加剂和副产品,联合国和欧盟框架估计,超过半数的塑料生产环境是危险的(13]。这些化学添加剂会淋溶到周围环境中。和这些化学物质可以作为向量的污染物在环境和生物。
几项研究已经被国会议员进行了关于威胁水生生物和生态过程。这些研究表明,国会议员可能会影响粮食安全主要在低营养级生物(14,人类健康和福祉15),和不同生态过程与生态系统。在本文中,我们评估的能力议员和NPs向量的化学污染物,也影响食品安全和人类健康通过营养转移。
2。来源的国会议员和NPs在水生生态系统
2.1。化妆品和个人护理产品
使用MP珠子在个人护理和美容用品是最常见的一种来源和持久的行动路线和有潜在危险的主要议员组件进入水生环境(16]。塑料粒子直接释放到污水期间和之后的日常使用个人护理和美容产品,这些产品的多数被雨水冲刷或直接冲进了下水道。一个勉强可以释放4500年至94500年PE微,但一个1.6 g的牙膏可以容纳4000 PE片(17]。阿联酋的一项最新研究显示,国会议员在面部和身体的实习生。令人惊讶的是,37个产品分析,只有11个产品在他们(MPs粒子18]。
2.2。合成纤维的纺织品和商业清洁
最新领域的研究认为纤维是一种著名的议员在不同栖息地,包括偏远的地区,即使在极地冰川(19]。纺织纤维的主要议员纤维来源之一。这些纤维被脱离纺织文章在其生命周期的每一步,特别是在洗衣(20.]。Nonfiltered废水从商业洗衣店释放进入下水道,这成为一个点源的超细纤维就像家洗衣店,一个单一的服装可以释放约1900 >纤维在只有一个洗21]。同时,等不同的清洗参数使用的洗涤剂,清洗的周期,和面料的类型影响纤维在洗衣时释放的量(22]。酯等合成纤维和尼龙中经常使用合成纺织品(23]。不仅在洗,而且衣服的正常使用期间,纤维会发生分解。一组研究人员研究这个方面,他们所做的抽样湖泊沉积物,雪,冰故意穿红色工作服由棉花。和上述的所有检测纤维样品,25±1%,20±7%,8±6%,雪,冰,和沉积物,分别来自抽样服装(11]。这些发现表明布的正常使用也会导致纤维的分解和自我污染量化议员污染时起着重要作用。最近除了纤维塑料微粒的释放对环境是一次性口罩和手套,他的使用极大地增加了在公众中由于COVID-19[激增24]。
2.3。从家居/室内
在我们的日常生活中有许多聚合物产品,合成和自然,我们利用室内和户外活动。在磨损颗粒的释放是最关心的,因为它们的大小可以忽略不计,而不是每天产生大量的材料。然而,所有的这些塑料物质磨损和风化料添加源材料的宏观和国会议员。我们使用的常见的东西在我们的家庭中,如塑料地毯、家具、窗帘、等,是分解每天成千上万的纤维。甚至片和薯片从古代室内墙上涂料,聚氨酯粒子从床垫、灰尘和塑料电子产品成为塑料微粒来源(25]。最近的研究表明,一次性塑料容器和一次性杯子的塑料粒子,这可能是无意中产生在制造业,成为家庭的主要来源的议员(26]。同时,食品包装塑料托盘包装食品中显示议员的痕迹(27]。在激光打印机墨粉由大量微观热塑性粉末直径约为2 - 10微米。通常,这是一个styrene-acrylate共聚物时融化到纸上的打印(28]。这些碳粉的溢出产品增加了室内环境中的议员粒子的数目。
2.4。从工业或商业用途
喷砂媒体清洁金属表面研磨清洁剂肥皂,和各种石油行业的使用只是几个例子的商业或工业应用主要议员。在喷砂的过程中,沙子或水常用的爆破媒体。塑料珠子,另一方面,青睐爆破时更严格的表面爆破介质表面不能伤害。这将释放大量的塑料粒子进入环境的过程中,将最终冲洗掉到下水道。在岩土工程钻探石油和天然气井,使用的是钻井液。钻井液基于塑料微已经使用了几十年,和Teflon-enhanced粒子甚至被商标和销售全球钻井目的(29日]。热切割泡沫聚苯乙烯生产纳米级聚合物粒子的直径22 - 220 nm (30.]。他们的生命周期期间,许多聚合物进行类似的热治疗。在一项研究中,观察到纳米级聚合物是发出在3 d打印∼11 - 116海里的范围(31日),速度相当。此外,一些聚合物纳米粒子是简单的,是用于研究和其他用途,所以他们最终会在环境中。
2.5。从渔业和水产养殖
在这两种渔业和水产养殖,塑料是重要的组件。许多工具,如网,钓鱼齿轮,拖网,疏通,钩子和线,绝缘,鱼鱼箱和包装材料,用于这两个行业。工业的进步,大多数这些工具是由合成或半合成的塑料材料(3]。合成纤维被认为是比天然纤维绳索,因为他们提供更多有益的强度和耐久性,也降低了整体重量的工具在很大程度上与旧的相比传统的工具。然而,除了合成类型的设备给的好处,问题的另一面是,当这些设备年龄和被破坏,立即入水的塑料组件(32),在那里他们分解生成议员和NPs。
2.6。从污水处理厂
污水处理厂可能在水生环境中议员的主要来源(2,33]。我们已经讨论了在上述所有来源,这些议员将废水的最终目的地,从而进入一个污水处理厂17]。粒状PE, PP, PS微粒中发现个人护理产品(pcp)、清洗剂、鼓风媒体足够小绕过污水处理厂的处理工艺(34]。合成服装,如涤纶和尼龙,也是一个问题,因为这些材料可能摆脱成千上万的合成线程进入下水道在纺织制造业和洗钱。污水处理系统不专门设计用于处理塑料材料35]。
与更高的使用农药在农业、每年约80000吨(36),土壤生态系统受损的身体和生理上。所以,这些土壤,改善身体素质heat-dried污泥处理销售和用作土壤改良剂/护发素在一些地方。然而,这可能会带来一个额外的土壤生态系统的威胁。一项研究发现在西班牙的一个污水处理厂的污泥用于土壤改良的植物可能会蔓延到1013议员每年在农业土壤颗粒(37]。
2.7。生产和运输过程中泄漏
生产不同的塑料制品,塑料作为原料的颗粒形式。此外,使用塑料回收阶段转化成塑料颗粒。在生产前和回收阶段,有很高的机会意外排放这些颗粒周围的环境。因此,塑料生产和转换过程通常被认为是一个点光源议员排放到环境中(38]。这些颗粒状或颗粒状塑料运输通过各种手段,如铁路、公路、空气和水。在所有这些意味着特别是通过铁路、公路、和水,这些颗粒可以立即波及到周围的环境。
2.8。国会议员和NPs作为化学污染物和重金属的向量
与其他常规途径相比,国会议员和NPs的可能作用作为疏水性有机化合物(hoc)的向量和重金属(HMs)是一个令人关注的问题。特殊的吸附和HMs议员被认为是一个重大环境过程,因为这将影响这些污染物的迁移和生物利用度39]。议员与有机污染物之前、期间和之后释放到自然环境(40]。和吸附动力学的影响通过各种参数,包括聚合物类型、密度、结晶度,以及周边环境和污染物(41]。
同时,发现某些聚合物的光老化增加吸收能力对疏水性有机污染物42]。议员的浮力和传输机制主要取决于他们的密度、大小以及形状(43]。在淡水环境中,议员们可能会与其他医药等新兴污染物共现,个人护理产品、阻燃剂、含氟磺化有机化合物,家居清洁产品,以及其他工业化学物质,进入环境的复杂固体和液体废物流(44]。
一般的吸附机制在议员们发现疏水相互作用,静电相互作用,孔隙填充,Van der墙部队,氢键,π- - - - - -π相互作用和机制的类型取决于吸附剂的特点和山梨酸酯(45]。自常见的聚合物如PS、PP、PE、疏水或宠物,其中吸附机制,疏水作用是最主要的一个46]。在疏水作用,聚合或集群之间的吸引力是由两个非极性物质。静电相互作用发生由于电荷相反分子之间的吸引力或类似电荷的排斥的分子(46]。孔隙充填过程取决于聚合物结构,尤其是它的孔径,以及污染物的分子大小/化学。在孔隙充填过程中,污染物进入聚合物矩阵和被困在塑料微粒的小孔,和分子量较低的污染物很容易找到移动通过毛孔较大的聚合物基质47,48]。实验室和现场研究表明,议员可以吸附化学物质从1到10000 ng / g (49]。
由于高表面积的NPs,他们表现出有毒化合物吸附亲和力高于议员(50]。这种吸附过程可能不同,不同的聚合物和基于聚合物化学结构和疏水性的化学物质。不同的添加剂使用的聚合物也可以改变他们的结构,从而影响吸附过程51]。聚丙烯超细纤维吸附有毒化学物质,如多氯联苯所示(多氯联苯),DDE (dichlorodiphenyldichloroethylene)和壬基,而聚乙烯吸附四倍比聚丙烯(多氯联苯52]。聚合物的化学物质吸附后的表面,他们的运输通过聚合物的聚合物基质取决于不同的因素,如聚合物的自由体积,聚合物链之间的距离,和聚合物的能力转化为不同的物理构象,节段性聚合物的流动性。聚合物链之间的距离的增加,吸附的容量也增加。的直接环境(水、沉积物)聚合物化学也影响吸附能力(53]。
这些化学污染物和HMs可以从议员转移到生物在水生环境中通过液体媒体或议员生物体的直接交互接触皮肤或外骨骼。如果有机体吸入议员包含这些,这些污染物,这些污染物可以通过细胞外搬到生物体的组织/间质液体或议员之间的直接接触和生物体的内墙。虽然发生在水中或intraorganismal液体吸收,解吸的特殊吸附剂是必需的自由形式溶解分子。这解吸吸附分子取决于许多因素,这主要和分区比例的增加和减少增加粘结强度(39]。迈耶(54]在他的研究中发现的,这些议员可能会转移更快通过intraorganismal液体比水生物群。通过直接接触吸收外部或内部的部分生物可能是一个重要的但仍被忽视的接触途径。
同时,议员表面积的增加提供了一个有利的环境微生物群落的建立在议员们表面,从而改变了天然成分和微生物群落结构在自然环境55]。这种细菌生物膜上形成议员已被证明(包括细菌与抗生素耐药基因56),这可能源于人类和动物种群使用抗生素治疗和转移下游通过废水进入水生生态系统(57]。这些抗生素显示更高的吸附议员在淡水生态系统比在海洋生态系统。这些抗药性细菌的蔓延(ARB)和/或耐抗生素基因(ARG)使得水体自然下沉抗生素耐药性和铺平了道路的另一个重大的社会和经济问题。
2.9。积累的微观和纳米塑料通过营养转移
担忧的国会议员和NPs在食物网已经议员和NPs水生系统的数量增加了。聚合物的影响或塑料从食物链的最低水平本身在水生环境中。议员是相同的大小和浮游生物和其他谷物有机食品的材料,使他们能够使用多种生物体各种喂养策略(58]。此外,这些聚合物的密度和形状差异影响他们的行为(59)和分配到不同的隔间(地表、水体和沉积物)水生环境和影响他们的可用性在不同营养级生物(60]。议员的摄入会导致几个物理和生物对生物的影响。它扰乱了喂养在藻类和生物滤食61年),从而减少生物的重量,从而导致死亡率和生育率下降(62年]。正如前面讨论的部分,除了独自吞下议员的物理影响生物体,从添加剂也不利健康的影响发生,这些污染物,等等,致癌,甚至能够在生物体内分泌干扰作用63年]。不同类型的聚合物的影响在一些淡水生物表中列出2。
摄入可能是由于未能区分议员的猎物,或者它可能是由于生命形式的摄入量较低营养级包含这些粒子(76年]。议员也可能直接遵循生物(77年]。在食品安全方面,国会议员和NPs也是一个新兴的威胁,这些粒子可以在人类食物链最终通过鱼类和其他水生食物也通过其他aquatic-based产品(78年]。
生物淤积可能发挥关键作用的缺陷识别塑料作为食物来源的生物(79年]。研究表明,生物膜的形成增加的可能性议员摄入通过改变粒子的垂直分布,他们由硫化二乙酯气味吸引生物与有机物质产生在塑料表面的生物膜的分解(80年]。海龟也发现摄取塑料出于同样的原因,与视觉线索也起着重要的作用81年]。犯规塑料粒子的摄入并不局限于高营养的生物。桡足类接触到清洁和污染PS微粒吸收更高频率的年龄粒子与生物膜(82年]。
水生生态系统的养分循环和养分有效性是高度依赖浮游动物。初级生产者和更高的营养生物是联系在一起的。它们消耗的主要生产者和有机物转换为粪球的高密度和下沉的速度83年),因此它可用沉积的生物,还增加了水生生态系统的碳汇(84年]。随着食物摄入量,议员也会摄入和粪球也会排出。这些塑料粒子存在于粪便颗粒可以trophically转移到其他coprophagous动物(85年]。所有的塑料粒子所摄取浮游动物可能无法通过粪便排出。因此,浮游动物的肠道内残余塑料直接被掠夺转移到热带水平较高。
NPs,初级或退化的国会议员,进入食物链通过藻类,细菌,和/或生物滤食(58]。藻类和浮游生物,这是主要的初级生产者和认为地球上一半的总光合作用和太阳能转化为生物燃料,从这些微小的塑料颗粒正面临威胁。巴塔查里亚发表的第一个证据物理NP珠子对两种藻类的影响,小球藻sp。和栅藻sp(86年]。在这项研究中,吸附的NPs发生由于之间的静电吸引带正电的海藻纤维素和带负电荷的NP珠子。吸附的这种倾向取决于细胞形态和能动性的藻类和导致的诱导活性氧的生成海藻。在另一项研究中,显著减少藻类的光合作用杜氏盐藻tertiolecta,这种pseudonana,小球藻寻常的在72 h接触micropolystyrene粒子,但没有发现藻生长速率的变化(87年]。
食品链转移的影响试验研究中一个藻类物种内暴露于nanopolystyrene粒子和减少影响叶绿素进一步暴露在浮游动物水蚤sp。导致一些改变繁殖,减少身体大小(88年]。这是第一个研究显示的影响NPs暴露在海藻和水蚤种群通过食物链转移。研究的下一个级别的食物链进行水蚤麦格纳暴露于PS纳米粒子进一步给鱼(鲫鱼),结果超过预期,也就是说,不仅PS NPs的直接吸收水蚤麦格纳鱼(鲫鱼)发生而且PS NPs进入鱼的大脑,导致行为障碍和鱼的存活率下降89年]。
底栖生物和远洋食物链也会受到议员和NP积累和转移的影响。有证据表明营养转移的议员蓝贻贝螃蟹。蓝贻贝(贝壳类)之前暴露于PS-MPs美联储进一步蟹(Carcinus maenas)。24小时后的曝光,0.027%的议员的浓度喂蟹血淋巴的贻贝报道(90年]。建议喂食类型或习惯也会影响吸收的议员在生物体的百分比。一项研究显示,杂食性鱼类注册议员含量高于食肉动物和食草动物生物。他们得出结论,更广泛的杂食性生物的饮食来源是他们(MP含量较高的原因91年]。这些结果表明可能的微观和nanoplastic粒子通过食物链积累通过直接或间接吸收。直接吸收发生在生物体无法区分自然猎物和合成物品,而间接吸收发生之前通过喂养暴露的猎物(92年]。如果食物网的基本的层面上被伤害,它的影响将会通过食物链转发到整个食物链,或许不是很快但是在不可预知的或不认可的方式。
对于人类食用的鱼或其他水生生物,主要是可食用的肉质部分,内脏被排除在外,在摄入议员更容易积累但对于一些小型远洋鱼类消费,它对人类造成威胁粮食安全。正如前面所讨论的,而不是塑料的影响,其中的添加剂和化学污染物对生态系统健康构成更大的威胁。
2.10。塑料微粒通过水生人类食物链
几项研究已经报道了不同类型的议员的曝光和转让给人类(93年)和人体的不同部位。最近,科学家证实塑料微粒的存在即使在人类血液(94年和人类肺组织95年),这表明塑料微粒污染的程度及其对人类的影响。可用的文学对于营养转移从水生食物链的议员,尤其是淡水生态系统,对人类是稀缺的。
的两个重要暴露途径议员人类吸入和摄入,而后者大多发生在水生食品消费。在淡水生态系统中,议员的转移对人类是通过水生生物的消费。有证据的议员在许多淡水生物被人类,例如鱼(1),双壳类(96年),虾,螃蟹97年]。更大的风险是,一些种类的鱼的情况下,消费作为一个整体或不完整切除内脏进入人体可以增加议员的负载(98年]。同时,研究表明塑料微粒的存在在鱼的食用肉部分,这就增加了接触议员的风险(99年]。
在一项由Senathirajah et al。One hundred.),他们制定了一个初步估计的潜在可能被人类摄入的塑料微粒从水生,大气,和其他消耗品。结果表明,在全球范围内,平均而言,人类可能每周摄入0.1 5 g的塑料微粒。到目前为止,没有准确的数据质量的国会议员仅靠人类通过水生食物链摄取。然而,在最近的一项研究中,据估计,人均塑料微粒通过食用贝类摄入可以每年大约13±58塑料微粒颗粒,他们研究了两种虾,乌贼螃蟹物种和一个物种之一。平均3.2±10公斤塑料微粒颗粒−1已报告的可食用组织一种蟹,梭子蟹属pelagicus(98年]。
议员对水生生物的影响是一个地讨论区,但对人类的影响有待研究或还处于幼年期。有有力的证据以来被人类摄入塑料微粒研究显示议员甚至在人类粪便的存在(101年]。邓(102年]在他的研究在老鼠身上发现的议员可能会积累在肝脏,肾脏,肝脏和肠道和负面影响,如问题在脂质和能量代谢,氧化应激和神经毒性反应。这引发了同样的担忧在人类肝细胞毒性(103年]。PS-MPs毒性的研究在人类肺上皮细胞BEAS-2B透露,它可以引起细胞毒性和BEAS-2B炎症效应细胞诱导活性氧的形成,从而构成人类呼吸系统健康的风险104年]。
3所示。结论
生物放大并不是经常报道的议员在生物体和更高的风险是造成以上报低营养级的生物。然而,许多研究revealedthe议员在海洋生物物种的存在尤其是鱼被人类直接接触可能发生的物种的议员。目前还没有明确证据议员和NPs是否对人类有严重影响水生生物一样,这些塑料摄入水平是不足够的浓度导致同样的问题在水生动物。当我们考虑,许多水生生物对鱼相关行业,他们可以摄取这些微小的塑料,是逻辑假设潜在的风险对人类健康和食品安全。化学来说,塑料本身通常是惰性,对人体健康没有多大影响。然而,物质与更大的担忧是塑料生产过程中使用的化学添加剂,吸收有毒化学物质,有害的病原体与塑料的污染生态系统具有潜在的负面影响在生物和生态系统的健康。因为这些塑料粒子对所有环境产生影响矩阵,深入研究对陆地生态系统的影响,植物生长性能和产量、大气相互作用等也要进行。
上述来源的议员和NP排放到环境中,这很好理解,议员排放的主要途径是通过普通人的衣服,化妆品和个人护理产品,磨损的家庭塑料,等等。然而,公众没有意识到自己的这种类型的污染的贡献。因此,意识到应该给公众对这些有害排放,他们应该鼓励使用塑料个人护理产品,减少塑料的家庭,等等,从而削减排放。更多的努力应该得到更好的塑料废物管理和监控,以便它不会进入环境有害的方式。
更好的理解当前阶段塑料污染的水生生态系统,现场数据库对塑料在所有大小分数应该增加尤其是淡水环境。因为塑料找到海洋主要通过河流、河塑料排放的估算海洋是重要的。同时,需要更多的研究来确定塑料作为向量的作用对生物和化学污染物的生物。缺乏对国会议员的影响研究和NPs通过食物链对人类是一个非常严重的威胁人类的粮食安全。因此,深入研究应该进行,应立即补救措施之前,国会议员和NPs入侵我们的日常饮食。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者承认科学和技术部门(DST),新德里,科技部,印度政府提供的科研补助金Haritha T Nair激励下奖学金计划(格兰特没有:IF180788)。这项工作得到了科技部(DST),新德里在激发奖学金计划(格兰特没有:IF180788)。