微塑料是指通(tōng)過各種途徑進入生态環境中直徑小于5 mm的(de)塑料顆粒。它或懸浮于水(shuǐ)體中，或沉積到水(shuǐ)底，研究表明(míng)其廣泛存在于海洋生态系統，和(hé)河(hé)流、湖泊等淡水(shuǐ)生态系統中，以及土壤和(hé)沉積物(wù)，甚至在飲用(yòng)水(shuǐ)、人(rén)類糞便、極地環境中均發現了(le)微塑料的(de)存在。它不僅可(kě)通(tōng)過攝食作用(yòng)對(duì)生物(wù)産生物(wù)理(lǐ)性傷害，同時(shí)也(yě)可(kě)釋放或吸附有毒有害污染物(wù)對(duì)生态環境産生直接或間接毒理(lǐ)效應，從而對(duì)海洋、淡水(shuǐ)、土壤等生态系統安全性産生潛在危害。

污水(shuǐ)中含有大(dà)量來(lái)自個(gè)人(rén)護理(lǐ)品使用(yòng)、化(huà)纖衣物(wù)洗滌、汽車輪胎磨損、塑料工廠生産等過程産生的(de)微塑料。據報道污水(shuǐ)中微塑料含量高(gāo)達15.7個(gè)/L和(hé)180個(gè)/L。污水(shuǐ)處理(lǐ)工藝對(duì)污水(shuǐ)微塑料具有很高(gāo)的(de)去除效果，達到90%以上，這(zhè)對(duì)于減少污水(shuǐ)微塑料随出水(shuǐ)排放進入自然水(shuǐ)體具有重要意義，但仍有大(dà)量的(de)微塑料經污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)進入水(shuǐ)體中，被認爲微塑料的(de)重要來(lái)源。Murphy等報道某污水(shuǐ)廠每天出水(shuǐ)中微塑料的(de)排放量仍高(gāo)達65 238 500個(gè)。此外，污水(shuǐ)處理(lǐ)工藝去除的(de)微塑料絕大(dà)部分(fēn)截留在污泥中（圖1）。随著(zhe)污泥不當處置和(hé)土地利用(yòng)将導緻這(zhè)些微塑料進入土壤中。Li等研究發現2015年我國經污泥進入土壤環境的(de)微塑料顆粒達上百萬億個(gè)。與此同時(shí)與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)Cd等重金屬污染物(wù)具有顯著增強的(de)吸附潛力，因此污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)、污泥中微塑料的(de)賦存特征、潛在風險及控制方法成爲研究熱(rè)點之一。本文從微塑料組成、含量、處理(lǐ)工藝的(de)影(yǐng)響及去向等方面對(duì)現階段污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)、污泥微塑料的(de)相關研究進展進行較全面地綜述，并就未來(lái)的(de)研究進行展望分(fēn)析，以期爲後續相關研究的(de)開展提供參考。

1 微塑料的(de)概述

1.1 微塑料的(de)組成及含量

根據成分(fēn)可(kě)以将微塑料分(fēn)爲LDPE（低密度聚乙烯）、HDPE（高(gāo)密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）、PET（熱(rè)塑性聚酯）、PVC （聚氯乙烯）、CA（醋酸纖維素）等。從形狀角度可(kě)分(fēn)爲碎塊狀、薄膜狀、泡沫狀、纖維狀等。目前關于微塑料含量沒有統一地表述方式，常用(yòng)的(de)單位包括單位面積或單位體積樣品的(de)微塑料個(gè)數或重量，也(yě)有按單位質量樣品中的(de)微塑料個(gè)數或重量，這(zhè)限制了(le)不同研究報道間微塑料含量的(de)比較。Hidalgo-Ruz等報道海洋環境中微塑料的(de)分(fēn)布發現在海洋表面水(shuǐ)體中的(de)微塑料含量爲0.001~1個(gè)/m2, 而沉積物(wù)達到1~100 000個(gè)/m2，說明(míng)海洋沉積物(wù)中微塑料的(de)含量遠(yuǎn)高(gāo)于海洋表面。2004年報道英國海灘的(de)微塑料含量是8個(gè)/kg，2006年Reddy等發現在印度廢船拆卸海灣的(de)微塑料含量爲89個(gè)/kg，2011年Claessen等在比利時(shí)港口發現微塑料達到68~390個(gè)/kg，2013年威尼斯瀉湖高(gāo)達672~2 175個(gè)/kg，這(zhè)表明(míng)自然環境中微塑料含量呈增加趨勢。另外，淡水(shuǐ)河(hé)流中微塑料的(de)分(fēn)布也(yě)有廣泛的(de)研究。地處瑞士的(de)日内瓦高(gāo)山湖因其是旅遊景點，2014年微塑料含量爲31 556個(gè)/km2，地處美(měi)國加拿大(dà)交界的(de)Erie高(gāo)山湖也(yě)有105 503個(gè)/km2，位于蒙古的(de)庫蘇古爾湖的(de)微塑料含量也(yě)達到20 264個(gè)/kg。總體而言，微塑料廣泛存在于各類生境環境中，且不同區(qū)域或生境的(de)微塑料含量存在較大(dà)差異，但由于表述單位差異大(dà)，不同研究之間的(de)數據難以比較，因此微塑料含量單位亟待統一。

1.2 微塑料的(de)來(lái)源

微塑料的(de)來(lái)源可(kě)大(dà)緻分(fēn)爲兩種，初生來(lái)源和(hé)次生來(lái)源。初生來(lái)源包括家用(yòng)個(gè)人(rén)護理(lǐ)品中的(de)微小球，及洗衣廢水(shuǐ)中的(de)人(rén)造纖維絲，以及工業原料或塑料生産中的(de)微塑料顆粒。微塑料顆粒在塑料加工廠附近的(de)環境中尤爲常見，而洗滌劑或微小球可(kě)能存在于工業和(hé)生活污水(shuǐ)中，它們可(kě)通(tōng)過河(hé)流和(hé)河(hé)口進入自然環境。研究表明(míng)，在遠(yuǎn)離塑料加工廠的(de)海灘中也(yě)發現了(le)相關的(de)微塑料顆粒，這(zhè)表明(míng)它們具有長(cháng)距離遷移的(de)潛力。微塑料的(de)次生來(lái)源主要來(lái)自于較大(dà)塑料在光(guāng)、風、水(shuǐ)及其他(tā)環境壓力的(de)暴露下(xià)分(fēn)解産生的(de)纖維或碎片。這(zhè)些碎片可(kě)能來(lái)自漁網、線纖維、薄膜、工業原料、消費品和(hé)家居用(yòng)品，以及來(lái)自可(kě)降解塑料的(de)顆粒或聚合物(wù)碎片。有研究認爲次生來(lái)源是海洋環境中大(dà)多(duō)數微塑料的(de)主要來(lái)源。然而，微塑料不同來(lái)源的(de)定量比例尚不清晰，這(zhè)對(duì)于微塑料的(de)源頭控制具有重要意義，因此，微塑料的(de)遷移轉化(huà)規律及形成機制尚需進一步研究。

1.3 微塑料的(de)潛在危害

已有研究表明(míng)微塑料存在對(duì)生态系統的(de)安全性構成重要威脅，主要體現在以下(xià)3個(gè)方面：（1）微塑料易造成水(shuǐ)生動物(wù)進食器官的(de)堵塞，造成身體傷害。已有研究發現，許多(duō)海洋生物(wù)，包括浮遊動物(wù)、底栖無脊椎動物(wù)、雙殼類、魚類、海鳥、大(dà)型海洋動物(wù)會攝食微塑料，微塑料可(kě)能會對(duì)這(zhè)些生物(wù)産生明(míng)顯的(de)機械損傷，如堵塞食道，或産生假性的(de)飽食感，從而引起攝食效率降低、能量缺乏、受傷或死亡；（2）許多(duō)微塑料中含有塑化(huà)劑、染料等有毒物(wù)質，這(zhè)些有毒物(wù)質可(kě)随著(zhe)微塑料被吞食而釋放出來(lái)，并進入生物(wù)體内，造成生态毒害作用(yòng)；（3）微塑料顆粒由于其粒徑微小、比表面積大(dà)、且顆粒表面具有較強的(de)疏水(shuǐ)性，易吸附有機污染物(wù)、重金屬及緻病微生物(wù)，從而導緻這(zhè)些有機污染物(wù)更易于在生物(wù)體内富集，加大(dà)食物(wù)鏈的(de)生物(wù)富集作用(yòng)，引發動物(wù)攝食後的(de)毒性效應，間接影(yǐng)響海洋生物(wù)和(hé)人(rén)體健康。盡管我們猜測微塑料會産生以上3方面的(de)潛在危害，但是目前仍然難以定量評估自然環境中微塑料的(de)生态風險及毒理(lǐ)作用(yòng)。

1.4 微塑料與人(rén)類活動的(de)關系

許多(duō)研究表明(míng)，自然環境中微塑料含量與人(rén)口密度具有重要的(de)相關關系。Wang等研究了(le)我國中部最大(dà)城(chéng)市武漢的(de)淡水(shuǐ)環境微塑料分(fēn)布，發現微塑料含量和(hé)人(rén)類活動有很大(dà)的(de)關系。Castaneda等調查城(chéng)市河(hé)流發現，人(rén)口密度高(gāo)的(de)區(qū)域微塑料含量相對(duì)較高(gāo)，這(zhè)說明(míng)微塑料含量和(hé)人(rén)類活動有很大(dà)的(de)關聯。Klein等在分(fēn)析德國的(de)萊茵河(hé)和(hé)Main河(hé)的(de)微塑料豐度也(yě)表明(míng)了(le)微塑料含量和(hé)人(rén)類活動有很大(dà)的(de)關系。與此同時(shí)，McCormick等在調研美(měi)國芝加哥(gē)河(hé)流微塑料含量的(de)過程中，發現河(hé)流的(de)微塑料濃度超過海洋，認爲污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)是微塑料的(de)重要來(lái)源。Murphy等也(yě)發現了(le)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠是自然環境微塑料的(de)主要來(lái)源之一。因此，人(rén)類活動包括污水(shuǐ)排放對(duì)自然生态環境中微塑料含量和(hé)組成具有重要貢獻，人(rén)類活動頻(pín)繁的(de)區(qū)域，微塑料含量通(tōng)常較高(gāo)。

2 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)中的(de)微塑料

2.1 污水(shuǐ)微塑料的(de)組成及分(fēn)類

到目前爲止，已在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)進水(shuǐ)和(hé)出水(shuǐ)中檢測到微塑料類型達30多(duō)種，常見包括聚酯（PES）、聚乙烯（PE）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）和(hé)聚酰胺（PA）等。PES、PET和(hé)PA等廣泛用(yòng)于化(huà)纖衣物(wù)的(de)制作，而PE則用(yòng)于個(gè)人(rén)護理(lǐ)品，包括洗面奶中的(de)磨砂以及食品包裝的(de)薄膜和(hé)飲用(yòng)水(shuǐ)瓶。在污水(shuǐ)中也(yě)觀察到丙烯酸酯、醇酸樹脂、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯、丙烯酸、聚乙烯醇和(hé)聚丙交酯等聚合物(wù)。這(zhè)些研究表明(míng)污水(shuǐ)中的(de)大(dà)部分(fēn)微塑料類型均與我們日常使用(yòng)的(de)塑料制品相關。

目前，有兩種常用(yòng)的(de)微塑料尺寸分(fēn)類方法。一種是利用(yòng)不同尺寸篩網分(fēn)離不同尺寸的(de)微塑料。由于微塑料的(de)不規則形狀，該方法的(de)準确性存在一定問題。另一種方法是使用(yòng)顯微成像技術。然而，由于形狀不規則，僅用(yòng)一個(gè)方法來(lái)描述微塑料的(de)尺寸可(kě)能是不夠的(de)。最常使用(yòng)的(de)分(fēn)類尺寸爲25、100 μm和(hé)500 μm。在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)進水(shuǐ)中，超過500 μm的(de)微塑料有時(shí)可(kě)達到70％以上，而出水(shuǐ)中超過90%的(de)微塑料小于500 μm，甚至有些樣品中約60％的(de)微塑料小于100 μm。微塑料的(de)尺寸分(fēn)布可(kě)能受到用(yòng)于樣品收集的(de)網孔尺寸的(de)影(yǐng)響，大(dà)的(de)網眼尺寸可(kě)能會錯過大(dà)部分(fēn)小顆粒。最近的(de)一項研究表明(míng)，<25 μm的(de)微塑料在污水(shuǐ)中具有顯著的(de)豐度[58]。該結果與大(dà)西洋觀測結果一緻，40 μm以下(xià)的(de)微塑料占所有檢測到的(de)微塑料顆粒的(de)64％，其中超過一半的(de)尺寸小于20 μm。

形狀是微塑料分(fēn)類的(de)另一個(gè)重要指标。微塑料的(de)形狀不僅可(kě)以影(yǐng)響它們在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中的(de)去除效率，而且還(hái)會影(yǐng)響微塑料與污水(shuǐ)中的(de)其他(tā)污染物(wù)或微生物(wù)之間的(de)相互作用(yòng)。微塑料可(kě)以分(fēn)爲纖維狀（長(cháng)大(dà)于寬）和(hé)顆粒狀（相似的(de)長(cháng)度和(hé)寬度）。一些研究還(hái)将顆粒微塑料劃分(fēn)爲不規則形狀和(hé)球形珠粒或顆粒。另一些研究進一步将形狀分(fēn)爲片狀/薄片（非常薄的(de)顆粒）、泡沫和(hé)芯片等。纖維占污水(shuǐ)微塑料的(de)比例最高(gāo)，這(zhè)與家用(yòng)洗衣廢水(shuǐ)中大(dà)量化(huà)學纖維的(de)排放有關。不過一些樣品中高(gāo)比例的(de)纖維含量可(kě)能是由于難以區(qū)分(fēn)合成纖維與天然纖維導緻的(de)。研究表明(míng)，在一些污水(shuǐ)樣品中，天然纖維如棉和(hé)亞麻可(kě)占纖維的(de)一半以上。因此，有效地區(qū)分(fēn)和(hé)檢測合成纖維和(hé)天然纖維對(duì)于精确量化(huà)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中的(de)微塑料至關重要。不規則碎片是污水(shuǐ)中另一種最常觀察到的(de)微塑料形狀，可(kě)能是由于日常使用(yòng)塑料制品老化(huà)形成的(de)或是源自個(gè)人(rén)護理(lǐ)品中的(de)微塑料，例如牙膏等。在污水(shuǐ)中也(yě)發現了(le)薄膜、顆粒和(hé)泡沫形狀的(de)微塑料，其平均豐度約爲10%或更低。微塑料薄膜和(hé)泡沫可(kě)主要來(lái)自塑料袋和(hé)包裝産品，而顆粒主要是添加到個(gè)人(rén)護理(lǐ)産品中的(de)初生微塑料。

2.2 污水(shuǐ)微塑料的(de)含量及影(yǐng)響因素

在自然生态環境中，微塑料的(de)分(fēn)布已經引起了(le)很大(dà)的(de)關注。Murphy等發現污水(shuǐ)微塑料含量平均爲15.7±5.23個(gè)/L。俄羅斯污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中，污水(shuǐ)中微塑料（紡織纖維）的(de)數量爲467個(gè)/L。1 L洗衣污水(shuǐ)中大(dà)約有100多(duō)根纖維會通(tōng)過洗滌衣物(wù)釋放到污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中。Mason等對(duì)美(měi)國17個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠進行了(le)統計分(fēn)析，結果表明(míng)服務人(rén)口與污水(shuǐ)微塑料顆粒含量呈顯著正相關關系。但是，Mintenig等調研德國12個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠發現微塑料含量和(hé)人(rén)口當量之間沒有顯著的(de)相關性，有待于進一步證實。污水(shuǐ)中微塑料數量可(kě)能也(yě)與合流制排水(shuǐ)管道系統有關，這(zhè)可(kě)能取決于周圍環境的(de)土地使用(yòng)以及與運輸相關的(de)排放，例如輪胎和(hé)制動器磨損釋放的(de)微塑料。由于污水(shuǐ)中的(de)大(dà)部分(fēn)微塑料來(lái)自家庭排放物(wù)，所服務區(qū)域的(de)人(rén)類活動，例如居民對(duì)穿著(zhe)合成衣服或使用(yòng)塑料産品的(de)偏好，可(kě)能直接影(yǐng)響污水(shuǐ)中的(de)微塑料濃度。與衣服，地毯和(hé)其他(tā)紡織産品相關的(de)微纖維，如聚酯，丙烯酸和(hé)尼龍，會在洗滌和(hé)合成纖維的(de)制造過程中随著(zhe)污水(shuǐ)進入下(xià)水(shuǐ)道系統，并代表另一種類型的(de)污水(shuǐ)微塑料。

2.3 污水(shuǐ)處理(lǐ)工藝的(de)影(yǐng)響

許多(duō)研究表明(míng)經污水(shuǐ)工藝處理(lǐ)後，污水(shuǐ)中超過90%以上的(de)微塑料可(kě)被去除。蘇格蘭污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)中的(de)微塑料經過處理(lǐ)後含量從15.7個(gè)/L減少到0.25個(gè)/L，瑞典污水(shuǐ)廠的(de)微塑料從15.1個(gè)/L減少至0.01個(gè)/L。污水(shuǐ)處理(lǐ)工藝會影(yǐng)響出水(shuǐ)中的(de)微塑料含量。與具有一級或二級處理(lǐ)的(de)污水(shuǐ)廠相比，具有三級處理(lǐ)的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠，其出水(shuǐ)的(de)微塑料含量通(tōng)常較低。然而，也(yě)有研究表明(míng)，一些污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)三級處理(lǐ)沒有進一步降低污水(shuǐ)中微塑料的(de)含量。有一項研究報道了(le)僅有初級處理(lǐ)的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)的(de)微塑料濃度。在使用(yòng)相同的(de)取樣和(hé)分(fēn)析方法的(de)前提下(xià)，一級處理(lǐ)的(de)微塑料濃度比經過二級和(hé)三級處理(lǐ)的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠高(gāo)約一個(gè)數量級。

一級處理(lǐ)可(kě)以有效地去除污水(shuǐ)中的(de)大(dà)部分(fēn)微塑料。在此階段主要是在初級澄清器中油脂或表面撇除階段去除漂浮在污水(shuǐ)表面密度較輕的(de)微塑料，在初級澄清器中去除砂礫和(hé)重力分(fēn)離期間将微塑料沉降或捕集在固體絮凝物(wù)中。一級處理(lǐ)對(duì)微塑料尺寸分(fēn)布的(de)影(yǐng)響最大(dà)，因爲它可(kě)以有效地去除較大(dà)尺寸的(de)微塑料。一級處理(lǐ)工藝能将較大(dà)尺寸顆粒(1 000~5 000 μm)的(de)比例45%降到7%。一級處理(lǐ)後纖維的(de)相對(duì)豐度降低，相比碎片狀，一級處理(lǐ)能更有效地去除纖維，這(zhè)可(kě)能是由于纖維更容易與絮凝顆粒結合，從而通(tōng)過沉澱分(fēn)離去除。

二級處理(lǐ)（通(tōng)常包括生物(wù)處理(lǐ)和(hé)二沉池）可(kě)進一步降低污水(shuǐ)中的(de)微塑料。曝氣池中的(de)污泥絮凝物(wù)或胞外聚合物(wù)可(kě)能有助于塑料碎片的(de)積聚，然後微塑料碎片在二沉池沉降去除。就尺寸而言，在二級處理(lǐ)可(kě)以進一步去除大(dà)的(de)塑料顆粒，二級處理(lǐ)後出水(shuǐ)中微塑料的(de)豐度相對(duì)較低，二級處理(lǐ)後出水(shuǐ)幾乎不存在尺寸大(dà)于500 μm的(de)微塑料。Talvitie等發現二級處理(lǐ)後>300 μm的(de)微粒僅占8%。也(yě)有研究發現二級處理(lǐ)後尺寸爲500~1 000 μm的(de)微塑料仍占43％，這(zhè)可(kě)能與不同操作條件下(xià)二級處理(lǐ)的(de)去除效果差異有關，有待于進一步研究。與一級處理(lǐ)不同，二級處理(lǐ)可(kě)去除較多(duō)的(de)碎片顆粒。在研究中發現經過二級處理(lǐ)後，片狀塑料的(de)相對(duì)豐度降低，而纖維的(de)相對(duì)豐度增加。一個(gè)可(kě)能的(de)原因是易于沉降的(de)纖維在一級處理(lǐ)過程中已大(dà)部分(fēn)被去除，不同形狀微塑料在不同工藝下(xià)的(de)去除效率值得(de)進一步的(de)探討(tǎo)。

在初級處理(lǐ)中除去了(le)72%~98％的(de)微塑料。二級處理(lǐ)有助于額外去除7%~20%，而三級處理(lǐ)中的(de)微塑料去除率取決于采用(yòng)的(de)技術。一些研究報告表明(míng)，三級處理(lǐ)并不能顯著提高(gāo)微塑料的(de)去除。例如，一項在紐約進行的(de)綜合研究發現34個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)膜微濾、連續反沖上流雙砂微濾和(hé)快(kuài)速砂濾器等三級處理(lǐ)工藝并不能保證微塑料的(de)去除。此外，Mason等也(yě)表明(míng)三級過濾對(duì)微塑料去除并不是非常有效，Carr等觀察到重力過濾器對(duì)微塑料的(de)去除并沒有積極效果。然而，Talvitie等比較發現膜生物(wù)反應器（MBR）、快(kuài)速砂濾、溶氣浮選和(hé)圓盤過濾對(duì)微塑料的(de)去除率分(fēn)别高(gāo)達99.9%、97%、95%、40%~98.5%。Lares等也(yě)發現在MBR處理(lǐ)工藝中微塑料去除率達到最高(gāo)。Michielssen等也(yě)報道污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)三級處理(lǐ)和(hé)MBR分(fēn)别可(kě)去除97.2％和(hé)99.4％的(de)微塑料。

污水(shuǐ)處理(lǐ)廠包括沉砂池等物(wù)理(lǐ)處理(lǐ)工藝、化(huà)學混凝等化(huà)學處理(lǐ)工藝，以及生化(huà)池等生物(wù)處理(lǐ)工藝，屬于人(rén)工強化(huà)的(de)生态系統，其可(kě)能對(duì)微塑料的(de)表面理(lǐ)化(huà)特征産生重要影(yǐng)響，目前相關研究較少。Carr等發現較長(cháng)的(de)接觸時(shí)間會導緻微塑料表面産生生物(wù)膜，從而改變微塑料表面性質或微塑料的(de)相對(duì)密度。有研究表明(míng)，砂粒的(de)物(wù)理(lǐ)磨損會導緻塑料的(de)片段化(huà)。此外，自然環境中在風、陽光(guāng)和(hé)機械磨損等環境因素會導緻微塑料破碎化(huà)，進而改變微塑料表面理(lǐ)化(huà)特性。微塑料表面理(lǐ)化(huà)特性的(de)改變，有可(kě)能改變其與其他(tā)污染物(wù)的(de)相互作用(yòng)，進而影(yǐng)響微塑料的(de)載體效應，相關研究值得(de)進一步關注。

2.4 污水(shuǐ)微塑料的(de)去向

盡管污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)中的(de)微塑料濃度相對(duì)較低，但其排放總量仍然相當高(gāo)，因爲大(dà)多(duō)數污水(shuǐ)處理(lǐ)廠每天處理(lǐ)數百萬升污水(shuǐ)。Murphy等發現某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)中微塑料排放量高(gāo)達65 238 500個(gè)/d。在調研的(de)某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中，微塑料的(de)總排放量中位數（根據年度外排和(hé)出水(shuǐ)濃度估算(suàn)）爲2×106個(gè)/d。在每年出水(shuǐ)排放量超過1×107m3，人(rén)口當量超過1×106的(de)荷蘭和(hé)美(měi)國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠，微塑料每日總排放量甚至可(kě)能超過1×1010個(gè)。據估計，僅歐洲每年污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)排放的(de)微塑料高(gāo)達520 000 t。因此，目前高(gāo)排放微塑料的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠迫切需要以微塑料控制爲目标的(de)處理(lǐ)技術，以避免其大(dà)量排放到生态系統中。與此同時(shí)，污水(shuǐ)中絕大(dà)部分(fēn)微塑料（超過90%）截留或轉移到污泥中，其伴随污泥土地利用(yòng)進入土壤生态系統過程中的(de)潛在生态風險值得(de)關注。

3 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污泥中的(de)微塑料

目前盡管有關污泥微塑料的(de)系統研究較少，然而早在2005年已有專家提出采用(yòng)合成纖維作爲評估污泥土地應用(yòng)的(de)指标，研究表明(míng)污泥施用(yòng)後5年内在土壤中可(kě)檢測到纖維，甚至施用(yòng)後15年後仍可(kě)在田間土壤中檢測到它們。因此，不應忽視污泥土地利用(yòng)導緻微塑料纖維和(hé)其他(tā)顆粒在土壤的(de)積累及潛在風險。

3.1 污泥微塑料的(de)組成及分(fēn)類

污泥中微塑料主要來(lái)源于污水(shuǐ)中微塑料的(de)沉積及轉移，因此其微塑料的(de)組成類型總體與污水(shuǐ)相似。Li等研究發現污泥微塑料中白色占比最高(gāo)，達到59.6%，其次爲黑(hēi)色17.6%、紅色9.0%、橙色3.3%、綠色2.3%、藍色1.7%等，與此同時(shí)，形狀組成上，纖維狀達到63%，其次爲杆狀15%，薄膜狀14%，薄片狀7.3%，此外化(huà)學組成上，包括聚烯烴、丙烯酸纖維、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯等。Mahon等也(yě)發現污泥微塑料中纖維占75.8%，其次爲薄片和(hé)薄膜，紅外光(guāng)譜檢測發現微塑料類型包括高(gāo)密度PE（HDPE）、PE、聚酯、丙烯酸、PET、PP、PA等。Lusher等調研了(le)挪威8個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)污泥微塑料，發現微塑料的(de)類型分(fēn)别爲微小球37.6%，薄片31.8%，纖維狀爲28.9%。Mintenig等研究表明(míng)污泥中沒有發現粒徑>500 μm的(de)微塑料，粒徑<500 μm的(de)微塑料主要爲PE、PP、PA和(hé)PS等。這(zhè)些塑料類型與我們日常使用(yòng)塑料制品類型較爲一緻。

3.2 污泥微塑料的(de)含量及影(yǐng)響因素

目前爲止，污泥的(de)微塑料含量表達通(tōng)常爲單位質量污泥中微塑料的(de)個(gè)數。Magnusson等調研在瑞典污水(shuǐ)處理(lǐ)廠，發現污泥中微塑料含量達16.7±1.96個(gè)/g濕重污泥。進一步分(fēn)析北(běi)美(měi)污泥中微塑料和(hé)施用(yòng)到土壤中微塑料的(de)豐度，Zubris等發現豐度分(fēn)别爲1.5~5.0纖維/(g濕重)和(hé)0.08~1.21纖維/(g濕重)。如果根據污泥的(de)幹重進行估算(suàn)，豐度可(kě)達到1 000~564 000顆粒/(kg幹污泥)。Mahon等發現荷蘭污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污泥中微塑料的(de)含量爲4 196~15 385個(gè)/(kg幹污泥)。Lassen等研究表明(míng)德國污水(shuǐ)廠污泥中微塑料的(de)含量爲1 000~24 000個(gè)/(kg幹污泥)。Lusher等調研了(le)挪威8個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(de)污泥微塑料含量，發現微塑料的(de)平均豐度爲6 077個(gè)/(kg幹污泥)。Mintenig等報道了(le)德國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)污泥中<500 μm的(de)合成顆粒濃度達到24個(gè)/(kg幹污泥)。Li等研究了(le)我國28個(gè)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污泥中的(de)微塑料，發現微塑料含量爲1.6~56.4×103個(gè)/(kg幹污泥)，平均含量爲22.7×103個(gè)/(kg幹污泥)。總之，污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中大(dà)部分(fēn)微塑料會進入不同處理(lǐ)單元的(de)污泥中。Talvitie等估算(suàn)出污泥中20％的(de)微升（包括微塑料）通(tōng)過脫水(shuǐ)液返回污水(shuǐ)池中，而剩餘的(de)80％最終留在剩餘污泥中進行處理(lǐ)。Sujathan等研究發現回流活性污泥中微塑料含量達到4.95×105個(gè)/(kg幹污泥)。此外，Li等研究發現我國污水(shuǐ)廠污泥中微塑料含量呈時(shí)空分(fēn)布，可(kě)能與人(rén)口密度、經濟發達程度、造林(lín)面積、氣溫、降雨(yǔ)量等因素有關，與此同時(shí)，進水(shuǐ)中工業廢水(shuǐ)比例、生化(huà)處理(lǐ)工藝、污泥脫水(shuǐ)方式等工藝參數也(yě)會影(yǐng)響污泥微塑料含量。這(zhè)些研究表明(míng)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污泥中存在大(dà)量的(de)微塑料。

3.3 污泥處理(lǐ)工藝的(de)影(yǐng)響

污泥處理(lǐ)工藝有可(kě)能引起污泥微塑料含量的(de)變化(huà)。由于聚合物(wù)的(de)生物(wù)分(fēn)解特性，經厭氧消化(huà)處理(lǐ)後微塑料豐度可(kě)能會有所下(xià)降。Mahon等研究發現厭氧消化(huà)污泥中含有較小豐度的(de)微塑料顆粒，這(zhè)可(kě)能是由于微塑料的(de)厭氧生物(wù)降解。一些研究發現和(hé)分(fēn)離了(le)PE塑料降解菌，如在沿海海岸HDPE表面分(fēn)離鑒定的(de)Arthrobacter和(hé)Pseudomonas和(hé)LDPE表面分(fēn)離鑒定的(de)Kocuria palustris、Bacillus pumilis和(hé) Bacillus菌株。同時(shí)也(yě)有研究者在沉積物(wù)微塑料表面的(de)生物(wù)膜中發現了(le)PE降解細菌。生物(wù)膜中的(de)這(zhè)些聚合物(wù)降解細菌可(kě)能導緻微塑料斷鏈和(hé)氧化(huà)，以及在二級處理(lǐ)過程中聚合物(wù)表面的(de)變化(huà)。但另有研究表明(míng)，在一項聚丙交酯纖維的(de)生物(wù)降解性研究中，在嗜熱(rè)和(hé)嗜熱(rè)條件下(xià)操作的(de)活性污泥不足以導緻這(zhè)種微塑料的(de)生物(wù)降解。

此外，污泥處理(lǐ)工藝也(yě)可(kě)能影(yǐng)響微塑料的(de)理(lǐ)化(huà)特性。Mahon等研究污泥處理(lǐ)工藝對(duì)污泥微塑料的(de)影(yǐng)響，發現污泥石灰穩定後尺寸較小的(de)纖維豐度增加，而污泥熱(rè)幹化(huà)後微塑料的(de)形态表面有熔融和(hé)起泡的(de)現象。Narancic等研究表明(míng)與自然環境作用(yòng)相比，污泥厭氧消化(huà)和(hé)堆肥等處理(lǐ)工藝可(kě)導緻聚乳酸和(hé)聚己内酯等塑料更高(gāo)生物(wù)降解。此外，研究發現與新鮮微塑料相比，污泥塑料表面呈現出高(gāo)度的(de)磨損或侵蝕，并且非常易碎，表明(míng)污水(shuǐ)污泥處理(lǐ)會改變微塑料表面的(de)理(lǐ)化(huà)特性。Li等也(yě)研究發現污泥微塑料表面含有C-O等官能團，微塑料表面被氧化(huà)或有機物(wù)附著(zhe)。與此同時(shí)，污泥處理(lǐ)過程中微塑料理(lǐ)化(huà)特性的(de)變化(huà)，可(kě)能影(yǐng)響後者對(duì)重金屬、有機污染物(wù)的(de)吸附潛力。與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)重金屬Cd的(de)吸附潛力高(gāo)出近10倍，但影(yǐng)響機制尚不清楚。研究人(rén)員(yuán)發現在沉積物(wù)中提取的(de)老化(huà)微塑料也(yě)發現類似規律，即老化(huà)微塑料對(duì)金屬離子的(de)吸附能力顯著大(dà)于新鮮塑料，可(kě)能原因是風化(huà)過程中塑料上産生的(de)官能團有效地增強了(le)它對(duì)金屬離子的(de)吸附能力。污泥處理(lǐ)導緻微塑料對(duì)污染物(wù)增強的(de)吸附潛力，有可(kě)能引起提高(gāo)微塑料的(de)生态風險，值得(de)進一步研究。

3.4 污泥微塑料的(de)去向

污泥土地或農業利用(yòng)被認爲污泥處置的(de)重要途徑。随著(zhe)我國《農用(yòng)污泥污染控制标準》（GB 4284—2018）的(de)制定及實施，污泥土地或農業利用(yòng)将得(de)到進一步推廣。然而，污泥土地或農業利用(yòng)過程微塑料的(de)引入及潛在風險值得(de)關注。研究表明(míng)芬蘭一家處理(lǐ)能力爲10 000 m3/d的(de)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠中通(tōng)過污泥排放的(de)微塑料顆粒可(kě)達4.6×108個(gè)。挪威因污泥農業利用(yòng)導緻微塑料進入土壤中的(de)微塑料顆粒可(kě)達5 000億個(gè)/年。據估計歐盟和(hé)北(běi)美(měi)地區(qū)每年因污泥土地或農業利用(yòng)輸入土壤的(de)微塑料總量分(fēn)别可(kě)達6.3~43萬t和(hé)4.4~30萬t，甚至超過全球海洋表層水(shuǐ)中微塑料的(de)總量。目前我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污泥年産量高(gāo)達4 000萬t（含水(shuǐ)率80%），預計由污泥不當處置或土地利用(yòng)引入土壤生态系統的(de)微塑料總量可(kě)達15~51萬億個(gè)/年。因此，研究污泥土地或農業利用(yòng)過程中微塑料環境行爲、歸趨及潛在風險具有重要意義。

4 結論與展望

微塑料被發現廣泛存在于海洋、淡水(shuǐ)、土壤等環境中，其對(duì)生态系統的(de)潛在危害已被人(rén)們逐漸認識。污水(shuǐ)中含有大(dà)量來(lái)自個(gè)人(rén)護理(lǐ)品的(de)微小球、洗衣廢水(shuǐ)中微纖維以及工業塑料生産原料等微塑料顆粒，盡管現有污水(shuǐ)工藝可(kě)去除其中大(dà)部分(fēn)的(de)微塑料，但污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)仍被認爲是自然水(shuǐ)體微塑料的(de)重要源頭。與此同時(shí)，污水(shuǐ)中絕大(dà)部分(fēn)微塑料（超過90%）截留和(hé)轉移到污泥中，伴随污泥土地或農業利用(yòng)可(kě)進入土壤環境中，從而對(duì)後者産生潛在危害。

目前污水(shuǐ)處理(lǐ)廠污水(shuǐ)和(hé)污泥中微塑料研究正成爲國際上的(de)研究熱(rè)點之一，但我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠微塑料的(de)相關研究較少，作者認爲可(kě)以下(xià)幾方面加強相關研究。

（1）加強我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠微塑料基礎數據調研。深入研究我國不同區(qū)域污水(shuǐ)處理(lǐ)廠進、出水(shuǐ)微塑料類型及含量，以及不同處理(lǐ)工藝對(duì)微塑料的(de)去除效果等研究，這(zhè)對(duì)于定量剖析我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠出水(shuǐ)對(duì)自然生态系統微塑料的(de)貢獻，進而進行微塑料的(de)源頭控制，以及基于污水(shuǐ)處理(lǐ)技術的(de)強化(huà)微塑料削減具有重要意義。

（2）污水(shuǐ)污泥微塑料分(fēn)析方法需标準化(huà)。目前污水(shuǐ)微塑料提取主要采用(yòng)過濾法，然而過濾所用(yòng)濾膜孔徑通(tōng)常不統一，導緻統計所得(de)微塑料含量差别。污泥微塑料提取主要是參考沉積物(wù)分(fēn)析法，采用(yòng)密度分(fēn)離法進行，一方面提取所用(yòng)藥劑各有不同，可(kě)用(yòng)NaCl、ZnCl2、NaI等，另一方面污泥有機物(wù)含量高(gāo)，大(dà)量有機物(wù)絮體的(de)存在不利于微塑料的(de)提取，導緻提取效率通(tōng)常不高(gāo)，有待進一步優化(huà)。

（3）污水(shuǐ)、污泥微塑料與污染物(wù)相互作用(yòng)機制不明(míng)。許多(duō)研究表明(míng)微塑料具有比表面積大(dà)、較強的(de)疏水(shuǐ)性，易吸附各類污染物(wù)，可(kě)作爲污染物(wù)的(de)載體。與自然水(shuǐ)體相比，污水(shuǐ)污泥中含有高(gāo)濃度的(de)重金屬、緻病菌、有機物(wù)等污染物(wù)，且研究表明(míng)經過污水(shuǐ)污泥處理(lǐ)後，其表面理(lǐ)化(huà)特性變化(huà)顯著，對(duì)污染物(wù)吸附潛力明(míng)顯增強，但相關機制尚不清晰。此外，污泥土地或農業利用(yòng)過程中吸附各類污染物(wù)的(de)微塑料可(kě)作爲污染物(wù)的(de)富集庫，成爲污染物(wù)釋放到土壤或者生物(wù)體内的(de)源頭，進一步加污泥土地或農業利用(yòng)中微塑料的(de)生态風險評估具有重要意義。