综述:关于道路灰尘中微塑料污染特征和风险的深刻见解:当前认知、挑战与未来展望

《Journal of Cleaner Production》:Critical insights into pollution characteristics and risks of road dust-associated microplastics: current knowledge, challenge, and perspectives

【字体: 时间:2025年10月25日 来源:Journal of Cleaner Production 10

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  道路微塑料污染特征、方法学差异与风险评估框架构建。当前研究存在样本采集方法不统一、颗粒尺寸分类标准差异大(多集中在1-5000μm)、数量百分比主导的表征方式局限性等问题,导致数据可比性差。亟需建立涵盖采样、分析、量化及表征的标准化流程,完善生态与人体健康风险评估模型,并揭示道路灰尘对微塑料迁移的作用机制及通过食物链的潜在风险。

  随着塑料制品的广泛应用,微塑料(Microplastics, MPs)已成为全球环境中的普遍污染物。MPs通常指直径小于5毫米的塑料颗粒,其污染特性、生态影响及对人体健康的潜在风险正受到越来越多的关注。特别是在城市环境中,道路尘土相关的微塑料(Road Dust-Associated Microplastics, RDMPs)因其来源广泛、迁移性强、污染范围广而成为研究的重点。然而,尽管相关研究不断扩展,RDMPs的污染特征和生态风险仍然存在诸多不确定性,亟需更系统和深入的分析。

RDMPs的来源复杂,涵盖了轮胎磨损、道路标记材料的降解、塑料废弃物管理不当、塑料包装的破碎、建筑施工产生的碎片、合成纺织品纤维的脱落、工业排放以及大气沉降等多个方面。这些来源的多样性使得RDMPs在不同地区和城市环境中的分布具有显著差异。此外,道路尘土作为MPs的重要载体,其物理化学性质决定了微塑料在环境中的迁移和转化路径。例如,道路尘土的粒径、颜色、形态及聚合物类型均可能影响MPs在生态系统中的行为和影响。因此,对RDMPs进行全面的污染特征分析,有助于理解其在环境中的传播机制及生态风险。

目前,关于RDMPs的研究主要集中在污染水平的测定、生态影响的评估以及人类暴露风险的分析。然而,研究中存在诸多挑战,特别是在数据收集、分析方法和量化标准方面。首先,不同研究在MPs的量化方法上存在较大差异,常见的包括基于道路尘土质量的微塑料计数和基于道路面积的微塑料计数。这两种方法可能导致污染水平的报告出现显著偏差,从而影响研究结果的可比性和可靠性。其次,粒子大小范围的界定也存在不一致,部分研究将MPs定义为1微米至5毫米的颗粒,而另一些则将上限设定为5000微米。这种差异不仅影响了对MPs的分类,也导致了对污染程度的评估出现系统性偏差。

此外,当前的研究多采用基于数量的百分比来描述MPs的粒径、颜色、聚合物类型和形态特征,而缺乏对这些属性之间相互关系的深入探讨。这种简化的方式可能无法全面反映MPs在环境中的复杂行为和潜在影响。例如,某些聚合物类型的微塑料可能具有更高的吸附能力,能够结合更多的有毒物质,从而对生态系统和人体健康构成更大的威胁。因此,建立更加全面和系统的MPs特征描述框架,对于准确评估其生态风险和污染程度至关重要。

研究还发现,道路尘土作为MPs的重要来源之一,其在环境中的迁移路径和累积机制尚未完全阐明。MPs可以通过地表径流、空气湍流和降水等多种途径进入水体、土壤和大气等不同环境介质,进而影响整个生态系统的健康。特别是在城市环境中,道路尘土的积累可能加剧MPs的污染,因为交通流量大、地表硬化程度高,使得MPs更容易在地表滞留并被带入环境中。因此,有必要进一步研究道路尘土在MPs污染过程中的作用,以及如何通过有效的管理措施减少其对环境的影响。

在生态风险评估方面,尽管已有多种模型被提出,但这些模型在机制层面仍存在不足。例如,许多研究仅关注MPs的物理存在,而忽略了其对生物体的潜在毒性效应。MPs能够吸附多种有害化学物质和微生物,这些物质和微生物可能通过食物链传递,最终影响人类健康。因此,生态风险评估需要结合MPs的物理化学特性、吸附能力及生物可利用性,以更全面地预测其对生态系统和人类健康的潜在影响。

在人类暴露风险方面,RDMPs可能通过皮肤接触、摄入和吸入等多种途径进入人体。儿童由于活动范围广、接触地表尘土的频率高,可能更容易受到RDMPs的影响。此外,城市居民在日常生活中频繁接触道路尘土,也增加了暴露风险。因此,有必要对不同人群的暴露途径和风险进行系统评估,以制定针对性的防护措施和管理策略。

为了克服当前研究中的局限性,建立统一的采样、分析、量化和特征描述方法成为迫切需求。这不仅有助于提高研究结果的可比性和可靠性,也为政策制定和环境管理提供了科学依据。同时,还需要加强对MPs污染机制的深入研究,特别是在不同环境条件下的迁移和转化过程。此外,研究还应关注MPs在生态系统中的长期影响,以及如何通过有效的治理措施减少其对环境和人类健康的威胁。

未来的研究方向应包括以下几个方面:首先,开发更加标准化和规范化的研究方法,以减少不同研究之间的差异,提高数据的可比性和可靠性。其次,加强对MPs污染机制的系统研究,特别是其在不同环境介质中的迁移和转化路径。第三,建立更加全面的生态风险评估框架,结合MPs的物理化学特性、吸附能力及生物可利用性,以更准确地预测其对生态系统和人类健康的潜在影响。第四,探索有效的治理策略,包括改善塑料废弃物管理、优化道路材料、减少轮胎和刹车磨损等,以降低RDMPs的生成和扩散。

总之,RDMPs的污染问题已经引起了全球范围内的广泛关注。尽管已有大量研究,但仍然存在诸多挑战和不足。通过系统地整合现有研究成果,建立统一的评估框架,并深入探讨RDMPs的污染机制和生态影响,将有助于更好地理解和应对这一全球性环境问题。这不仅对环境保护具有重要意义,也为实现可持续发展目标提供了科学支持。
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