论文标题：Strategies for the Remediation of Micro- and Nanoplastics from Contaminated Food and Water: Advancements and Challenges

论文链接：https://www.mdpi.com/2039-4713/15/1/30

期刊名：Journal of Xenobiotics

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/jox

研究背景

合成塑料因成本与用途优势被广泛应用，但其难降解特性使环境中的塑料逐步破碎为更小颗粒，包括微塑料（<5 mm）与纳塑料（<1 µm；且纳塑料也可小于100 nm，至少一维满足）。研究显示，微纳塑料可通过陆源与水体输入、城市径流、大气沉降等途径进入生态系统，并进一步污染饮用水与多类食品（如海产品、盐、糖、蜂蜜及多种农作物），与食物链、空气和水环境产生持续交互。同时，微纳塑料的毒性受粒径、形状、表面电荷、官能团、暴露时间及聚合物类型等多因素影响，可能对水生生物、人类与植物造成多系统影响。本文作为综述，研究目的在于系统梳理食物与水体中微纳塑料的来源、潜在毒性效应，并归纳现有修复策略的进展与挑战，为更高效、可持续、可规模化的治理方案提供参考。

图 1. 不同来源的（微型和纳米）塑料。

研究过程与结果

文章综合了关于微纳塑料来源与暴露途径的研究，指出约80%的微纳塑料来自陆地系统，进入水体的重要通道包括城市暴雨径流、工业与市政排放及废水处理厂出水等；食品污染则与塑料包装材料、烹饪器具释放，以及土壤—植物系统吸收和水生生物摄入等多环节有关。文中亦提到瓶装水中检测到微纳塑料，且有研究比较发现自来水中的微塑料浓度低于瓶装水，提示包装材料与处理环节可能带来额外贡献。

在毒性归纳方面，综述将影响分为水生生态、人类与植物三类：水生生物可能出现免疫受损、神经功能受影响、组织损伤、氧化失衡与能量代谢紊乱等；人类暴露途径包括摄入、吸入与皮肤接触，细胞与器官层面关联到细胞毒性、遗传毒性、氧化应激、免疫毒性、炎症、神经毒性与致癌性等效应；植物则可能发生形态、生理、生化、代谢与遗传层面的改变，且不同作物类型的响应存在差异。

图2. 微塑料和纳米塑料对水生生物的毒性作用。

图3. 微塑料和纳米塑料对人类的毒性影响。

图4. 微塑料和纳米塑料对植物的毒性影响。

在修复策略方面，文章将路径归纳为物理、化学、生物与纳米技术等方向。物理策略包括吸附、过滤与浮选；例如砂滤对微塑料排除效率可达97%，膜生物反应器对微塑料去除效率最高可达99.4%，并有研究报告其对某些纳塑料可去除至97%，但膜污染与长期运行稳定性是突出限制。化学策略以热降解与高级氧化过程为代表，高级氧化过程依赖羟基自由基等高反应性物种，但能耗、催化剂与运行成本使其大规模应用受限。生物策略涵盖细菌、真菌、酶法、微藻、微生物生物膜（“plastisphere”）、基因改造微生物、土壤无脊椎动物辅助以及植物修复等；其中也总结了若干研究案例与降解表现。纳米技术方向强调纳米材料可增强吸附、过滤与光降解，但纳米材料自身的长期环境影响仍需评估。

图5. MNPs修复策略。

研究总结

该综述将“污染来源—毒性效应—治理技术—实施挑战”串联起来，强调微纳塑料已通过包装材料释放、废水处理链条、农业径流、空气沉降及土壤—植物系统等多路径进入水与食物体系，并因粒径更小、比表面积更大等特征而具有更复杂的生态与健康风险。就治理而言，物理方法在工程上较成熟，过滤与吸附在废水处理与分离场景中具备可操作性，但对更小颗粒的去除、材料二次污染风险以及膜污染等问题限制了长期效果；化学方法在塑料降解方面具有优势，高级氧化过程可将塑料分解为更低危害物质，但高能耗、催化剂需求与成本压力使其推广仍受约束；生物与生物技术路线（细菌/真菌/酶/微藻、生物膜体系、基因改造微生物等）被认为更具绿色与可持续潜力，但常面临降解速率、完全矿化程度、不同聚合物适配性与真实环境可扩展性等挑战；纳米技术提供了增强光催化、固定化酶降解等新工具，但纳米材料的环境安全与长期效应仍是需要同步评估的关键议题。文章进一步指出，微纳塑料治理的难点不仅在“去除”，也在于溯源、监测与风险评估：目前缺少统一的分离、定量与表征标准，尤其在复杂土壤与水体基质中识别纳塑料更为困难；同时，关于纳塑料来源、迁移与危害效应的数据仍存在缺口。为应对上述限制，文中提出应优先发展组合式处理系统，整合物理、化学、生物、生物技术与纳米技术的优势，以弥补单一策略的短板；并建议加强多学科协作与法规政策支持，推动减少塑料使用、提升回收再利用效率以及构建可执行的全球治理框架，从源头减量与末端治理两端共同降低微纳塑料对食物与水资源的长期压力。

JoX 期刊介绍

主编：François Gagné, Aquatic Contaminant Research Division, Canada

期刊主题涵盖异型生物质毒素、异型生物质药理学、环境有害异物、内分泌干扰物、氧化应激、抗生素、生物标记物、纳米粒子、塑料微粒、农药、除草剂。期刊现已被 Scopus, ESCI (Web of Science), PubMed 等数据库收录。