第一作者：GabrielaKalcíkov

通讯作者：GabrielaKalcíkov

通讯单位：Ljubljana

论文DOI:10./j.watres..

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微塑料是非常复杂的污染物。它们可以由多种聚合物类型制成，并以各种形状和尺寸存在。当他们进入环境时，会受到各种生物和非生物因素的影响，导致其属性发生变化。微塑料进入环境后，其表面会形成生物污垢，这些附着物在很大程度上影响微塑料的特性和毒性。本研究将化妆品聚乙烯微珠在流水中孵育4周，导致其发生生物积垢和老化，随后，评估了这些微珠的特性变化，包括其吸附性能以及对水生水蚤Daphniamagna和浮萍Lemnaminor的生物毒性。结果表明原始的微塑料不会影响蚤类，但会显着影响浮萍的根部生长。另一方面，天然颗粒木屑未显示任何负面的影响。我们观察到老化和原始微塑料的性能存在显着差异。与原始微塑料相比，老化的微塑料会吸收更多的银，并且随后银的浸出会更加强烈，尤其在具有酸性pH值的介质中。吸附银的微塑料具有很高的生态毒理学潜力，在一定环境浓度下，对蚤类和浮萍都有影响。这项研究表明，生物污染是影响微塑料性能、污染物吸附和释放到环境中以及毒性的重要参数。总体而言，环境中的微塑料特性、行为和命运受各种因素的影响都会有重大的变化。

背景介绍

在过去的十年中，微塑性研究变得越来越多。目前已经发现它们已经遍布全球各地。它们不仅局限在水，沉积物，土壤，空气，生物群系中，甚至存在于人类的食物和饮用水中。水中较大塑料物体的破碎是微塑料的主要来源。此外，在洗涤合成衣服期间释放的微纤维和从化妆品中渗入污水系统的微珠也大大增加了淡水中微塑料的浓度。还需要考虑各种塑料涂层产品的磨损和汽车轮胎的磨损，因为它们是大量且连续的微塑料和纳塑料的来源。微观问题的复杂性在于复杂性微塑料与其周围环境的相互作用。

当微塑料进入环境时，它们的暴露会影响其特性，行为，和命运。由于紫外线辐射，氧化剂和机械应力的共同作用，会导致塑料材料的风化，会损耗其物理完整性。同时，大部分的化学变化发生在聚合物表面，并且可以通过观察，能发现其表面颜色和裂纹的变化。塑料更深的裂缝暴露并促进它的进一步风化，导致其最终裂解和碎片化。微塑料的降解与较大的塑料相比速度更快，因为微塑料具有更高的表面体积比。研究表明，各种微生物几乎立即栖息在微塑料表面并可以形成生物膜。对附着在微塑料上的微生物群落的分析表明，塑料分解微生物，例如假单胞菌群非常丰富，并可能进一步提高了微塑性降解的速率。此外，生物膜的形成对于水中的微塑料分布具有重要意义。生物膜增加了微塑料颗粒的密度，并导致其下沉。最终，它们被沉积到沉积物中，此外，环境中的有机和无机成分等可被吸附到微塑料的表面。尤其是金属，由于其在废水中的含量过高和极高的生态毒理学作用，可能具有至关重要的意义。总体而言，有许多同时发生的过程，它们相互影响并改变微塑料的命运，行为和毒性。在这种情况下，本研究的目的是研究微塑料上生物膜的发展如何影响其污染物（金属）的吸附特性以及对选定水生生物的毒性。选择化妆品用聚乙烯微珠作为模型微塑料颗粒，因为它们具有不规则的形状和粗糙的表面，可以与环境中常见的碎片相媲美。选择银作为吸附研究的模型化合物，是因为其具有高的生态毒理学潜力，并且由于最近含有银作为抗微生物剂的消费品产量增加，导致银在废水和淡水中浓度偏高。本研究的最后，使用了浮萍Lemnaminor和Daphniamagna对原始微塑料和具有生物膜和吸附银的微塑料的生态毒性进行了评估和比较。

图文解析

从化妆品中回收的微塑料是白色粉末的形式，由聚乙烯制成，并在化妆品上表明。如图1所示，它们具有不规则的形状，这是许多化妆品通常含有的微塑料形貌。原始微塑料的平均粒径数量分布（.5±.7微米）（表1），与之前作者在实验室中研究过的其他化妆品的微塑料具有相似的地方，它们可以被认为是一类典型的，广泛的化妆品微塑料。

将原始的微塑料每周暴露于天然溪流中（表2中给出了水的参数），时间持续四个星期。最初，微塑料添加到水中后，基本漂浮在水面上。随时间增长，微生物迅速在其表面定殖并发育一个星期后，可明显看见到一层生物膜。观察发现，生物膜是绿褐色，在微塑料表面形成，并导致颗粒开始下沉。两周之后，如图2所示，所有颗粒被生物膜覆盖，这大大改变了微塑料的密度，使它们慢慢分布在水体底部。测试发现，老化微塑料的平均粒子尺寸几乎是原始微塑料的两倍，而平均颗粒数基本总体减半。这可能是微塑料聚集成团的结果（表格1）。

银在原始和老化的微塑料上的吸附进行得非常快，如图3所示，大多数在第一天就被吸附完成。但是，溶液中银浓度的降低可能不仅仅是由于吸附在了微塑料上，可从是由于银离子价态的转变，如Ag+转变成为Ag0。在装有微塑料的烧瓶中，灰色碎片还原实验进行一天后可见银金属，而在装有老化微塑料的烧瓶中未观察到此类沉淀。7天后，老化微塑料上的银吸附量明显高于原始微塑料（分别为3.51±0.50mg/g和2.44±0.22mg/g）。浸出实验表明，在Steinberg培养基中，两种类型微塑料吸附的银都会迅速地浸出，而在ISO培养基中的浸出量最小，48小时后，分别只有1％和2％的银从两种类型的微塑料中浸出到ISO介质中。在所有实验中，从老化微塑料中浸出了更多的银，这可能是由于银在藻类以及细菌所形成的生物膜上的吸附较弱。从老化微塑料中浸出的银与时间几乎呈线性关系（R2=0.94）并在小时后达到吸附银总量的71％。常规微塑料吸附银后，其浸出速度相对变慢，并在72小时后达到稳态，占总量的29％，小时后被吸附的银被浸出。

对原始微塑料、老化微塑料、吸附银的微塑料以及吸附银的老化微塑料进行了生态毒理学测试（图4和5）。浮萍L.minor的结果表明，原始微塑料和老化微塑料的测试浓度（10和mg/L）都不会影响浮萍的比生长速率（图4）。而吸附银之后，两种微塑料确实导致了L.minor比生长率显着下降（抑制率分别为36％和44％），但仅限于最高浓度（mg/L）。根的长度受mg/LMP的影响（图5），根据作者之前的研究，他们发现具有锋利边缘的不规则形状的微塑料可以减少浮萍根的长度和根细胞的活力。在这项研究中，作者还注意到所有类型的颗粒容易附着于浮萍的根部。对于吸附银的微塑料以及吸附银的老化微塑料，对根的影响浓度为10mg/L和mg/L的微塑料（图5）。天然颗粒（山毛榉木屑）具有与原始微塑料相当的性能（表1）：平均粒径为.2±77.6微米，它们主要漂浮在水面上。但是，即使是最高浓度为mg/L也不会引起任何生物的生长速度或根的长度。由此说明，吸附银的老化微塑料对水生生物是具有一定生理毒害作用。

总结与展望

总之，溪流水中微塑料的老化和特别是生物膜的定殖大大改变了微塑料的特性，它们在测试介质中的分布以及对银的吸附和解吸，使其具有了生态毒理学潜力。较高的原始微塑料浓度对浮萍的根具有负面影响，但微塑料老化后所形成的生物膜消除了这种作用。另一方面，老化微塑料吸附了更多的银，这些银极大程度浸出后进入了培养基，特别是培养基具有酸性条件时，更容易浸出。所浸出的银显着改变了微塑料对D.magna和L.minor的生态毒理作用。虽然作者的实验室研究不能直接应用于实际环境状况，但可能有助于突出未来微塑料的研究重点。微塑料污染问题非常复杂，在过去的几十年的微塑料研究中，我们似乎刚刚解决了整个问题的表面。微塑料存在多种尺寸，形状，由多种材料制成，并且它们的属性会随着时间的推移而变化。所有这些参数都会影响微塑料的特性，行为和命运。因此，我们需要从整体上处理微观问题，并尝试考虑可能影响微观生命周期的所有可能的方面。

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