微塑料是指通過各種途徑進入生态環境中直徑小(xiǎo)于5 mm的塑料顆粒。它或懸浮于水(shuǐ)體中，或沉積到(dào)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，甚至在飲用(yòng)水(shuǐ)、人類糞便、極地環境中均發現(xiàn)了(le)微塑料的存在。它不僅可通過攝食作(zuò)用(yòng)對(duì)生物産生物理(lǐ)性傷害，同時(shí)也(yě)可釋放(fàng)或吸附有毒有害污染物對(duì)生态環境産生直接或間接毒理(lǐ)效應，從(cóng)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(zì)個人護理(lǐ)品使用(yòng)、化纖衣物洗滌、汽車輪胎磨損、塑料工(gōng)廠(chǎng)生産等過程産生的微塑料。據報(bào)道(dào)污水(shuǐ)中微塑料含量高(gāo)達15.7個/L和(hé)180個/L。污水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝對(duì)污水(shuǐ)微塑料具有很(hěn)高(gāo)的去除效果，達到(dào)90%以上(shàng)，這(zhè)對(duì)于減少污水(shuǐ)微塑料随出水(shuǐ)排放(fàng)進入自(zì)然水(shuǐ)體具有重要意義，但(dàn)仍有大(dà)量的微塑料經污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)進入水(shuǐ)體中，被認爲微塑料的重要來(lái)源。Murphy等報(bào)道(dào)某污水(shuǐ)廠(chǎng)每天出水(shuǐ)中微塑料的排放(fàng)量仍高(gāo)達65 238 500個。此外(wài)，污水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝去除的微塑料絕大(dà)部分截留在污泥中（圖1）。随着污泥不當處置和(hé)土地利用(yòng)将導緻這(zhè)些(xiē)微塑料進入土壤中。Li等研究發現(xiàn)2015年我國經污泥進入土壤環境的微塑料顆粒達上(shàng)百萬億個。與此同時(shí)與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)Cd等重金(jīn)屬污染物具有顯著增強的吸附潛力，因此污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)、污泥中微塑料的賦存特征、潛在風(fēng)險及控制方法成爲研究熱點之一。本文(wén)從(cóng)微塑料組成、含量、處理(lǐ)工(gōng)藝的影響及去向等方面對(duì)現(xiàn)階段污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)、污泥微塑料的相關研究進展進行較全面地綜述，并就未來(lái)的研究進行展望分析，以期爲後續相關研究的開(kāi)展提供參考。

1 微塑料的概述

1.1 微塑料的組成及含量

根據成分可以将微塑料分爲LDPE（低(dī)密度聚乙烯）、HDPE（高(gāo)密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）、PET（熱塑性聚酯）、PVC （聚氯乙烯）、CA（醋酸纖維素）等。從(cóng)形狀角度可分爲碎塊狀、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)的單位包括單位面積或單位體積樣品的微塑料個數或重量，也(yě)有按單位質量樣品中的微塑料個數或重量，這(zhè)限制了(le)不同研究報(bào)道(dào)間微塑料含量的比較。Hidalgo-Ruz等報(bào)道(dào)海洋環境中微塑料的分布發現(xiàn)在海洋表面水(shuǐ)體中的微塑料含量爲0.001~1個/m2, 而沉積物達到(dào)1~100 000個/m2，說明(míng)海洋沉積物中微塑料的含量遠高(gāo)于海洋表面。2004年報(bào)道(dào)英國海灘的微塑料含量是8個/kg，2006年Reddy等發現(xiàn)在印度廢船(chuán)拆卸海灣的微塑料含量爲89個/kg，2011年Claessen等在比利時(shí)港口發現(xiàn)微塑料達到(dào)68~390個/kg，2013年威尼斯瀉湖高(gāo)達672~2 175個/kg，這(zhè)表明(míng)自(zì)然環境中微塑料含量呈增加趨勢。另外(wài)，淡水(shuǐ)河(hé)流中微塑料的分布也(yě)有廣泛的研究。地處瑞士的日内瓦高(gāo)山湖因其是旅遊景點，2014年微塑料含量爲31 556個/km2，地處美(měi)國加拿大(dà)交界的Erie高(gāo)山湖也(yě)有105 503個/km2，位于蒙古的庫蘇古爾湖的微塑料含量也(yě)達到(dào)20 264個/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)域或生境的微塑料含量存在較大(dà)差異，但(dàn)由于表述單位差異大(dà)，不同研究之間的數據難以比較，因此微塑料含量單位亟待統一。

1.2 微塑料的來(lái)源

微塑料的來(lái)源可大(dà)緻分爲兩種，初生來(lái)源和(hé)次生來(lái)源。初生來(lái)源包括家用(yòng)個人護理(lǐ)品中的微小(xiǎo)球，及洗衣廢水(shuǐ)中的人造纖維絲，以及工(gōng)業原料或塑料生産中的微塑料顆粒。微塑料顆粒在塑料加工(gōng)廠(chǎng)附近的環境中尤爲常見，而洗滌劑或微小(xiǎo)球可能(néng)存在于工(gōng)業和(hé)生活污水(shuǐ)中，它們可通過河(hé)流和(hé)河(hé)口進入自(zì)然環境。研究表明(míng)，在遠離塑料加工(gōng)廠(chǎng)的海灘中也(yě)發現(xiàn)了(le)相關的微塑料顆粒，這(zhè)表明(míng)它們具有長距離遷移的潛力。微塑料的次生來(lái)源主要來(lái)自(zì)于較大(dà)塑料在光、風(fēng)、水(shuǐ)及其他(tā)環境壓力的暴露下(xià)分解産生的纖維或碎片。這(zhè)些(xiē)碎片可能(néng)來(lái)自(zì)漁網、線纖維、薄膜、工(gōng)業原料、消費品和(hé)家居用(yòng)品，以及來(lái)自(zì)可降解塑料的顆粒或聚合物碎片。有研究認爲次生來(lái)源是海洋環境中大(dà)多數微塑料的主要來(lái)源。然而，微塑料不同來(lái)源的定量比例尚不清晰，這(zhè)對(duì)于微塑料的源頭控制具有重要意義，因此，微塑料的遷移轉化規律及形成機制尚需進一步研究。

1.3 微塑料的潛在危害

已有研究表明(míng)微塑料存在對(duì)生态系統的安全性構成重要威脅，主要體現(xiàn)在以下(xià)3個方面：（1）微塑料易造成水(shuǐ)生動物進食器官的堵塞，造成身體傷害。已有研究發現(xiàn)，許多海洋生物，包括浮遊動物、底栖無脊椎動物、雙殼類、魚類、海鳥、大(dà)型海洋動物會(huì)攝食微塑料，微塑料可能(néng)會(huì)對(duì)這(zhè)些(xiē)生物産生明(míng)顯的機械損傷，如堵塞食道(dào)，或産生假性的飽食感，從(cóng)而引起攝食效率降低(dī)、能(néng)量缺乏、受傷或死亡；（2）許多微塑料中含有塑化劑、染料等有毒物質，這(zhè)些(xiē)有毒物質可随着微塑料被吞食而釋放(fàng)出來(lái)，并進入生物體内，造成生态毒害作(zuò)用(yòng)；（3）微塑料顆粒由于其粒徑微小(xiǎo)、比表面積大(dà)、且顆粒表面具有較強的疏水(shuǐ)性，易吸附有機污染物、重金(jīn)屬及緻病微生物，從(cóng)而導緻這(zhè)些(xiē)有機污染物更易于在生物體内富集，加大(dà)食物鏈的生物富集作(zuò)用(yòng)，引發動物攝食後的毒性效應，間接影響海洋生物和(hé)人體健康。盡管我們猜測微塑料會(huì)産生以上(shàng)3方面的潛在危害，但(dàn)是目前仍然難以定量評估自(zì)然環境中微塑料的生态風(fēng)險及毒理(lǐ)作(zuò)用(yòng)。

1.4 微塑料與人類活動的關系

許多研究表明(míng)，自(zì)然環境中微塑料含量與人口密度具有重要的相關關系。Wang等研究了(le)我國中部最大(dà)城(chéng)市武漢的淡水(shuǐ)環境微塑料分布，發現(xiàn)微塑料含量和(hé)人類活動有很(hěn)大(dà)的關系。Castaneda等調查城(chéng)市河(hé)流發現(xiàn)，人口密度高(gāo)的區(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)人類活動有很(hěn)大(dà)的關聯。Klein等在分析德國的萊茵河(hé)和(hé)Main河(hé)的微塑料豐度也(yě)表明(míng)了(le)微塑料含量和(hé)人類活動有很(hěn)大(dà)的關系。與此同時(shí)，McCormick等在調研美(měi)國芝加哥(gē)河(hé)流微塑料含量的過程中，發現(xiàn)河(hé)流的微塑料濃度超過海洋，認爲污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)是微塑料的重要來(lái)源。Murphy等也(yě)發現(xiàn)了(le)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)是自(zì)然環境微塑料的主要來(lái)源之一。因此，人類活動包括污水(shuǐ)排放(fàng)對(duì)自(zì)然生态環境中微塑料含量和(hé)組成具有重要貢獻，人類活動頻繁的區(qū)域，微塑料含量通常較高(gāo)。

2 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)中的微塑料

2.1 污水(shuǐ)微塑料的組成及分類

到(dào)目前爲止，已在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的進水(shuǐ)和(hé)出水(shuǐ)中檢測到(dào)微塑料類型達30多種，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)于化纖衣物的制作(zuò)，而PE則用(yòng)于個人護理(lǐ)品，包括洗面奶中的磨砂以及食品包裝的薄膜和(hé)飲用(yòng)水(shuǐ)瓶。在污水(shuǐ)中也(yě)觀察到(dào)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。這(zhè)些(xiē)研究表明(míng)污水(shuǐ)中的大(dà)部分微塑料類型均與我們日常使用(yòng)的塑料制品相關。

目前，有兩種常用(yòng)的微塑料尺寸分類方法。一種是利用(yòng)不同尺寸篩網分離不同尺寸的微塑料。由于微塑料的不規則形狀，該方法的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)一個方法來(lái)描述微塑料的尺寸可能(néng)是不夠的。最常使用(yòng)的分類尺寸爲25、100 μm和(hé)500 μm。在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的進水(shuǐ)中，超過500 μm的微塑料有時(shí)可達到(dào)70％以上(shàng)，而出水(shuǐ)中超過90%的微塑料小(xiǎo)于500 μm，甚至有些(xiē)樣品中約60％的微塑料小(xiǎo)于100 μm。微塑料的尺寸分布可能(néng)受到(dào)用(yòng)于樣品收集的網孔尺寸的影響，大(dà)的網眼尺寸可能(néng)會(huì)錯過大(dà)部分小(xiǎo)顆粒。最近的一項研究表明(míng)，<25 μm的微塑料在污水(shuǐ)中具有顯著的豐度[58]。該結果與大(dà)西洋觀測結果一緻，40 μm以下(xià)的微塑料占所有檢測到(dào)的微塑料顆粒的64％，其中超過一半的尺寸小(xiǎo)于20 μm。

形狀是微塑料分類的另一個重要指标。微塑料的形狀不僅可以影響它們在污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中的去除效率，而且還會(huì)影響微塑料與污水(shuǐ)中的其他(tā)污染物或微生物之間的相互作(zuò)用(yòng)。微塑料可以分爲纖維狀（長大(dà)于寬）和(hé)顆粒狀（相似的長度和(hé)寬度）。一些(xiē)研究還将顆粒微塑料劃分爲不規則形狀和(hé)球形珠粒或顆粒。另一些(xiē)研究進一步将形狀分爲片狀/薄片（非常薄的顆粒）、泡沫和(hé)芯片等。纖維占污水(shuǐ)微塑料的比例最高(gāo)，這(zhè)與家用(yòng)洗衣廢水(shuǐ)中大(dà)量化學纖維的排放(fàng)有關。不過一些(xiē)樣品中高(gāo)比例的纖維含量可能(néng)是由于難以區(qū)分合成纖維與天然纖維導緻的。研究表明(míng)，在一些(xiē)污水(shuǐ)樣品中，天然纖維如棉和(hé)亞麻可占纖維的一半以上(shàng)。因此，有效地區(qū)分和(hé)檢測合成纖維和(hé)天然纖維對(duì)于精确量化污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中的微塑料至關重要。不規則碎片是污水(shuǐ)中另一種最常觀察到(dào)的微塑料形狀，可能(néng)是由于日常使用(yòng)塑料制品老(lǎo)化形成的或是源自(zì)個人護理(lǐ)品中的微塑料，例如牙膏等。在污水(shuǐ)中也(yě)發現(xiàn)了(le)薄膜、顆粒和(hé)泡沫形狀的微塑料，其平均豐度約爲10%或更低(dī)。微塑料薄膜和(hé)泡沫可主要來(lái)自(zì)塑料袋和(hé)包裝産品，而顆粒主要是添加到(dào)個人護理(lǐ)産品中的初生微塑料。

2.2 污水(shuǐ)微塑料的含量及影響因素

在自(zì)然生态環境中，微塑料的分布已經引起了(le)很(hěn)大(dà)的關注。Murphy等發現(xiàn)污水(shuǐ)微塑料含量平均爲15.7±5.23個/L。俄羅斯污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中，污水(shuǐ)中微塑料（紡織纖維）的數量爲467個/L。1 L洗衣污水(shuǐ)中大(dà)約有100多根纖維會(huì)通過洗滌衣物釋放(fàng)到(dào)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中。Mason等對(duì)美(měi)國17個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)進行了(le)統計(jì)分析，結果表明(míng)服務人口與污水(shuǐ)微塑料顆粒含量呈顯著正相關關系。但(dàn)是，Mintenig等調研德國12個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)發現(xiàn)微塑料含量和(hé)人口當量之間沒有顯著的相關性，有待于進一步證實。污水(shuǐ)中微塑料數量可能(néng)也(yě)與合流制排水(shuǐ)管道(dào)系統有關，這(zhè)可能(néng)取決于周圍環境的土地使用(yòng)以及與運輸相關的排放(fàng)，例如輪胎和(hé)制動器磨損釋放(fàng)的微塑料。由于污水(shuǐ)中的大(dà)部分微塑料來(lái)自(zì)家庭排放(fàng)物，所服務區(qū)域的人類活動，例如居民對(duì)穿着合成衣服或使用(yòng)塑料産品的偏好(hǎo)，可能(néng)直接影響污水(shuǐ)中的微塑料濃度。與衣服，地毯和(hé)其他(tā)紡織産品相關的微纖維，如聚酯，丙烯酸和(hé)尼龍，會(huì)在洗滌和(hé)合成纖維的制造過程中随着污水(shuǐ)進入下(xià)水(shuǐ)道(dào)系統，并代表另一種類型的污水(shuǐ)微塑料。

2.3 污水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝的影響

許多研究表明(míng)經污水(shuǐ)工(gōng)藝處理(lǐ)後，污水(shuǐ)中超過90%以上(shàng)的微塑料可被去除。蘇格蘭污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)中的微塑料經過處理(lǐ)後含量從(cóng)15.7個/L減少到(dào)0.25個/L，瑞典污水(shuǐ)廠(chǎng)的微塑料從(cóng)15.1個/L減少至0.01個/L。污水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝會(huì)影響出水(shuǐ)中的微塑料含量。與具有一級或二級處理(lǐ)的污水(shuǐ)廠(chǎng)相比，具有三級處理(lǐ)的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)，其出水(shuǐ)的微塑料含量通常較低(dī)。然而，也(yě)有研究表明(míng)，一些(xiē)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的三級處理(lǐ)沒有進一步降低(dī)污水(shuǐ)中微塑料的含量。有一項研究報(bào)道(dào)了(le)僅有初級處理(lǐ)的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)的微塑料濃度。在使用(yòng)相同的取樣和(hé)分析方法的前提下(xià)，一級處理(lǐ)的微塑料濃度比經過二級和(hé)三級處理(lǐ)的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)高(gāo)約一個數量級。

一級處理(lǐ)可以有效地去除污水(shuǐ)中的大(dà)部分微塑料。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)表面密度較輕的微塑料，在初級澄清器中去除砂礫和(hé)重力分離期間将微塑料沉降或捕集在固體絮凝物中。一級處理(lǐ)對(duì)微塑料尺寸分布的影響最大(dà)，因爲它可以有效地去除較大(dà)尺寸的微塑料。一級處理(lǐ)工(gōng)藝能(néng)将較大(dà)尺寸顆粒(1 000~5 000 μm)的比例45%降到(dào)7%。一級處理(lǐ)後纖維的相對(duì)豐度降低(dī)，相比碎片狀，一級處理(lǐ)能(néng)更有效地去除纖維，這(zhè)可能(néng)是由于纖維更容易與絮凝顆粒結合，從(cóng)而通過沉澱分離去除。

二級處理(lǐ)（通常包括生物處理(lǐ)和(hé)二沉池）可進一步降低(dī)污水(shuǐ)中的微塑料。曝氣池中的污泥絮凝物或胞外(wài)聚合物可能(néng)有助于塑料碎片的積聚，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)可以進一步去除大(dà)的塑料顆粒，二級處理(lǐ)後出水(shuǐ)中微塑料的豐度相對(duì)較低(dī)，二級處理(lǐ)後出水(shuǐ)幾乎不存在尺寸大(dà)于500 μm的微塑料。Talvitie等發現(xiàn)二級處理(lǐ)後>300 μm的微粒僅占8%。也(yě)有研究發現(xiàn)二級處理(lǐ)後尺寸爲500~1 000 μm的微塑料仍占43％，這(zhè)可能(néng)與不同操作(zuò)條件下(xià)二級處理(lǐ)的去除效果差異有關，有待于進一步研究。與一級處理(lǐ)不同，二級處理(lǐ)可去除較多的碎片顆粒。在研究中發現(xiàn)經過二級處理(lǐ)後，片狀塑料的相對(duì)豐度降低(dī)，而纖維的相對(duì)豐度增加。一個可能(néng)的原因是易于沉降的纖維在一級處理(lǐ)過程中已大(dà)部分被去除，不同形狀微塑料在不同工(gōng)藝下(xià)的去除效率值得進一步的探讨。

在初級處理(lǐ)中除去了(le)72%~98％的微塑料。二級處理(lǐ)有助于額外(wài)去除7%~20%，而三級處理(lǐ)中的微塑料去除率取決于采用(yòng)的技術。一些(xiē)研究報(bào)告表明(míng)，三級處理(lǐ)并不能(néng)顯著提高(gāo)微塑料的去除。例如，一項在紐約進行的綜合研究發現(xiàn)34個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的膜微濾、連續反沖上(shàng)流雙砂微濾和(hé)快(kuài)速砂濾器等三級處理(lǐ)工(gōng)藝并不能(néng)保證微塑料的去除。此外(wài)，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(dào)重力過濾器對(duì)微塑料的去除并沒有積極效果。然而，Talvitie等比較發現(xiàn)膜生物反應器（MBR）、快(kuài)速砂濾、溶氣浮選和(hé)圓盤過濾對(duì)微塑料的去除率分别高(gāo)達99.9%、97%、95%、40%~98.5%。Lares等也(yě)發現(xiàn)在MBR處理(lǐ)工(gōng)藝中微塑料去除率達到(dào)最高(gāo)。Michielssen等也(yě)報(bào)道(dào)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的三級處理(lǐ)和(hé)MBR分别可去除97.2％和(hé)99.4％的微塑料。

污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)包括沉砂池等物理(lǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝、化學混凝等化學處理(lǐ)工(gōng)藝，以及生化池等生物處理(lǐ)工(gōng)藝，屬于人工(gōng)強化的生态系統，其可能(néng)對(duì)微塑料的表面理(lǐ)化特征産生重要影響，目前相關研究較少。Carr等發現(xiàn)較長的接觸時(shí)間會(huì)導緻微塑料表面産生生物膜，從(cóng)而改變微塑料表面性質或微塑料的相對(duì)密度。有研究表明(míng)，砂粒的物理(lǐ)磨損會(huì)導緻塑料的片段化。此外(wài)，自(zì)然環境中在風(fēng)、陽光和(hé)機械磨損等環境因素會(huì)導緻微塑料破碎化，進而改變微塑料表面理(lǐ)化特性。微塑料表面理(lǐ)化特性的改變，有可能(néng)改變其與其他(tā)污染物的相互作(zuò)用(yòng)，進而影響微塑料的載體效應，相關研究值得進一步關注。

2.4 污水(shuǐ)微塑料的去向

盡管污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)中的微塑料濃度相對(duì)較低(dī)，但(dàn)其排放(fàng)總量仍然相當高(gāo)，因爲大(dà)多數污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)每天處理(lǐ)數百萬升污水(shuǐ)。Murphy等發現(xiàn)某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)中微塑料排放(fàng)量高(gāo)達65 238 500個/d。在調研的某污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中，微塑料的總排放(fàng)量中位數（根據年度外(wài)排和(hé)出水(shuǐ)濃度估算(suàn)）爲2×106個/d。在每年出水(shuǐ)排放(fàng)量超過1×107m3，人口當量超過1×106的荷蘭和(hé)美(měi)國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)，微塑料每日總排放(fàng)量甚至可能(néng)超過1×1010個。據估計(jì)，僅歐洲每年污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)排放(fàng)的微塑料高(gāo)達520 000 t。因此，目前高(gāo)排放(fàng)微塑料的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)迫切需要以微塑料控制爲目标的處理(lǐ)技術，以避免其大(dà)量排放(fàng)到(dào)生态系統中。與此同時(shí)，污水(shuǐ)中絕大(dà)部分微塑料（超過90%）截留或轉移到(dào)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潛在生态風(fēng)險值得關注。

3 污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污泥中的微塑料

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

3.1 污泥微塑料的組成及分類

污泥中微塑料主要來(lái)源于污水(shuǐ)中微塑料的沉積及轉移，因此其微塑料的組成類型總體與污水(shuǐ)相似。Li等研究發現(xiàn)污泥微塑料中白(bái)色占比最高(gāo)，達到(dào)59.6%，其次爲黑色17.6%、紅(hóng)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(shàng)，纖維狀達到(dào)63%，其次爲杆狀15%，薄膜狀14%，薄片狀7.3%，此外(wài)化學組成上(shàng)，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(xiàn)污泥微塑料中纖維占75.8%，其次爲薄片和(hé)薄膜，紅(hóng)外(wài)光譜檢測發現(xiàn)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個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的污泥微塑料，發現(xiàn)微塑料的類型分别爲微小(xiǎo)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(xiàn)粒徑>500 μm的微塑料，粒徑<500 μm的微塑料主要爲PE、PP、PA和(hé)PS等。這(zhè)些(xiē)塑料類型與我們日常使用(yòng)塑料制品類型較爲一緻。

3.2 污泥微塑料的含量及影響因素

目前爲止，污泥的微塑料含量表達通常爲單位質量污泥中微塑料的個數。Magnusson等調研在瑞典污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)，發現(xiàn)污泥中微塑料含量達16.7±1.96個/g濕重污泥。進一步分析北美(měi)污泥中微塑料和(hé)施用(yòng)到(dào)土壤中微塑料的豐度，Zubris等發現(xiàn)豐度分别爲1.5~5.0纖維/(g濕重)和(hé)0.08~1.21纖維/(g濕重)。如果根據污泥的幹重進行估算(suàn)，豐度可達到(dào)1 000~564 000顆粒/(kg幹污泥)。Mahon等發現(xiàn)荷蘭污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污泥中微塑料的含量爲4 196~15 385個/(kg幹污泥)。Lassen等研究表明(míng)德國污水(shuǐ)廠(chǎng)污泥中微塑料的含量爲1 000~24 000個/(kg幹污泥)。Lusher等調研了(le)挪威8個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)的污泥微塑料含量，發現(xiàn)微塑料的平均豐度爲6 077個/(kg幹污泥)。Mintenig等報(bào)道(dào)了(le)德國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)污泥中<500 μm的合成顆粒濃度達到(dào)24個/(kg幹污泥)。Li等研究了(le)我國28個污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污泥中的微塑料，發現(xiàn)微塑料含量爲1.6~56.4×103個/(kg幹污泥)，平均含量爲22.7×103個/(kg幹污泥)。總之，污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中大(dà)部分微塑料會(huì)進入不同處理(lǐ)單元的污泥中。Talvitie等估算(suàn)出污泥中20％的微升（包括微塑料）通過脫水(shuǐ)液返回污水(shuǐ)池中，而剩餘的80％最終留在剩餘污泥中進行處理(lǐ)。Sujathan等研究發現(xiàn)回流活性污泥中微塑料含量達到(dào)4.95×105個/(kg幹污泥)。此外(wài)，Li等研究發現(xiàn)我國污水(shuǐ)廠(chǎng)污泥中微塑料含量呈時(shí)空(kōng)分布，可能(néng)與人口密度、經濟發達程度、造林(lín)面積、氣溫、降雨量等因素有關，與此同時(shí)，進水(shuǐ)中工(gōng)業廢水(shuǐ)比例、生化處理(lǐ)工(gōng)藝、污泥脫水(shuǐ)方式等工(gōng)藝參數也(yě)會(huì)影響污泥微塑料含量。這(zhè)些(xiē)研究表明(míng)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污泥中存在大(dà)量的微塑料。

3.3 污泥處理(lǐ)工(gōng)藝的影響

污泥處理(lǐ)工(gōng)藝有可能(néng)引起污泥微塑料含量的變化。由于聚合物的生物分解特性，經厭(yàn)氧消化處理(lǐ)後微塑料豐度可能(néng)會(huì)有所下(xià)降。Mahon等研究發現(xiàn)厭(yàn)氧消化污泥中含有較小(xiǎo)豐度的微塑料顆粒，這(zhè)可能(néng)是由于微塑料的厭(yàn)氧生物降解。一些(xiē)研究發現(xiàn)和(hé)分離了(le)PE塑料降解菌，如在沿海海岸HDPE表面分離鑒定的Arthrobacter和(hé)Pseudomonas和(hé)LDPE表面分離鑒定的Kocuria palustris、Bacillus pumilis和(hé) Bacillus菌株。同時(shí)也(yě)有研究者在沉積物微塑料表面的生物膜中發現(xiàn)了(le)PE降解細菌。生物膜中的這(zhè)些(xiē)聚合物降解細菌可能(néng)導緻微塑料斷鏈和(hé)氧化，以及在二級處理(lǐ)過程中聚合物表面的變化。但(dàn)另有研究表明(míng)，在一項聚丙交酯纖維的生物降解性研究中，在嗜熱和(hé)嗜熱條件下(xià)操作(zuò)的活性污泥不足以導緻這(zhè)種微塑料的生物降解。

此外(wài)，污泥處理(lǐ)工(gōng)藝也(yě)可能(néng)影響微塑料的理(lǐ)化特性。Mahon等研究污泥處理(lǐ)工(gōng)藝對(duì)污泥微塑料的影響，發現(xiàn)污泥石灰穩定後尺寸較小(xiǎo)的纖維豐度增加，而污泥熱幹化後微塑料的形态表面有熔融和(hé)起泡的現(xiàn)象。Narancic等研究表明(míng)與自(zì)然環境作(zuò)用(yòng)相比，污泥厭(yàn)氧消化和(hé)堆肥等處理(lǐ)工(gōng)藝可導緻聚乳酸和(hé)聚己内酯等塑料更高(gāo)生物降解。此外(wài)，研究發現(xiàn)與新鮮微塑料相比，污泥塑料表面呈現(xiàn)出高(gāo)度的磨損或侵蝕，并且非常易碎，表明(míng)污水(shuǐ)污泥處理(lǐ)會(huì)改變微塑料表面的理(lǐ)化特性。Li等也(yě)研究發現(xiàn)污泥微塑料表面含有C-O等官能(néng)團，微塑料表面被氧化或有機物附着。與此同時(shí)，污泥處理(lǐ)過程中微塑料理(lǐ)化特性的變化，可能(néng)影響後者對(duì)重金(jīn)屬、有機污染物的吸附潛力。與新鮮微塑料相比，污泥微塑料對(duì)重金(jīn)屬Cd的吸附潛力高(gāo)出近10倍，但(dàn)影響機制尚不清楚。研究人員發現(xiàn)在沉積物中提取的老(lǎo)化微塑料也(yě)發現(xiàn)類似規律，即老(lǎo)化微塑料對(duì)金(jīn)屬離子的吸附能(néng)力顯著大(dà)于新鮮塑料，可能(néng)原因是風(fēng)化過程中塑料上(shàng)産生的官能(néng)團有效地增強了(le)它對(duì)金(jīn)屬離子的吸附能(néng)力。污泥處理(lǐ)導緻微塑料對(duì)污染物增強的吸附潛力，有可能(néng)引起提高(gāo)微塑料的生态風(fēng)險，值得進一步研究。

3.4 污泥微塑料的去向

污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)被認爲污泥處置的重要途徑。随着我國《農(nóng)用(yòng)污泥污染控制标準》（GB 4284—2018）的制定及實施，污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)将得到(dào)進一步推廣。然而，污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)過程微塑料的引入及潛在風(fēng)險值得關注。研究表明(míng)芬蘭一家處理(lǐ)能(néng)力爲10 000 m3/d的污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)中通過污泥排放(fàng)的微塑料顆粒可達4.6×108個。挪威因污泥農(nóng)業利用(yòng)導緻微塑料進入土壤中的微塑料顆粒可達5 000億個/年。據估計(jì)歐盟和(hé)北美(měi)地區(qū)每年因污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)輸入土壤的微塑料總量分别可達6.3~43萬t和(hé)4.4~30萬t，甚至超過全球海洋表層水(shuǐ)中微塑料的總量。目前我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污泥年産量高(gāo)達4 000萬t（含水(shuǐ)率80%），預計(jì)由污泥不當處置或土地利用(yòng)引入土壤生态系統的微塑料總量可達15~51萬億個/年。因此，研究污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)過程中微塑料環境行爲、歸趨及潛在風(fēng)險具有重要意義。

4 結論與展望

微塑料被發現(xiàn)廣泛存在于海洋、淡水(shuǐ)、土壤等環境中，其對(duì)生态系統的潛在危害已被人們逐漸認識。污水(shuǐ)中含有大(dà)量來(lái)自(zì)個人護理(lǐ)品的微小(xiǎo)球、洗衣廢水(shuǐ)中微纖維以及工(gōng)業塑料生産原料等微塑料顆粒，盡管現(xiàn)有污水(shuǐ)工(gōng)藝可去除其中大(dà)部分的微塑料，但(dàn)污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)仍被認爲是自(zì)然水(shuǐ)體微塑料的重要源頭。與此同時(shí)，污水(shuǐ)中絕大(dà)部分微塑料（超過90%）截留和(hé)轉移到(dào)污泥中，伴随污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)可進入土壤環境中，從(cóng)而對(duì)後者産生潛在危害。

目前污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)污水(shuǐ)和(hé)污泥中微塑料研究正成爲國際上(shàng)的研究熱點之一，但(dàn)我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)微塑料的相關研究較少，作(zuò)者認爲可以下(xià)幾方面加強相關研究。

（1）加強我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)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(chǎng)進、出水(shuǐ)微塑料類型及含量，以及不同處理(lǐ)工(gōng)藝對(duì)微塑料的去除效果等研究，這(zhè)對(duì)于定量剖析我國污水(shuǐ)處理(lǐ)廠(chǎng)出水(shuǐ)對(duì)自(zì)然生态系統微塑料的貢獻，進而進行微塑料的源頭控制，以及基于污水(shuǐ)處理(lǐ)技術的強化微塑料削減具有重要意義。

（2）污水(shuǐ)污泥微塑料分析方法需标準化。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)濾膜孔徑通常不統一，導緻統計(jì)所得微塑料含量差别。污泥微塑料提取主要是參考沉積物分析法，采用(yòng)密度分離法進行，一方面提取所用(yòng)藥劑各有不同，可用(yòng)NaCl、ZnCl2、NaI等，另一方面污泥有機物含量高(gāo)，大(dà)量有機物絮體的存在不利于微塑料的提取，導緻提取效率通常不高(gāo)，有待進一步優化。

（3）污水(shuǐ)、污泥微塑料與污染物相互作(zuò)用(yòng)機制不明(míng)。許多研究表明(míng)微塑料具有比表面積大(dà)、較強的疏水(shuǐ)性，易吸附各類污染物，可作(zuò)爲污染物的載體。與自(zì)然水(shuǐ)體相比，污水(shuǐ)污泥中含有高(gāo)濃度的重金(jīn)屬、緻病菌、有機物等污染物，且研究表明(míng)經過污水(shuǐ)污泥處理(lǐ)後，其表面理(lǐ)化特性變化顯著，對(duì)污染物吸附潛力明(míng)顯增強，但(dàn)相關機制尚不清晰。此外(wài)，污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)過程中吸附各類污染物的微塑料可作(zuò)爲污染物的富集庫，成爲污染物釋放(fàng)到(dào)土壤或者生物體内的源頭，進一步加污泥土地或農(nóng)業利用(yòng)中微塑料的生态風(fēng)險評估具有重要意義。