综述：微塑料、溶解有机物质及共存污染物的相互作用：作用机制、环境影响及知识空白

　　微塑料（MPs）与溶解有机物（DOM）的相互作用影响共存污染物的吸附和降解，DOM通过疏水 partitioning、π-π相互作用及氢键吸附于MPs表面，并可能增强或抑制污染物吸附取决于竞争吸附与桥接效应的平衡。MPs分解产生的DOM（MPs-DOM）含CHO分子和木质素-like化合物，生物有效性显著高于天然DOM，促进温室气体排放，同时可能改变污染物形态与降解路径。研究存在MPs-DOM对生物体的具体作用机制、可生物降解MPs与常规MPs DOM差异等知识空白。

　　
微塑料与溶解有机物相互作用对污染物行为的影响机制研究进展

微塑料（MPs）作为新兴污染物，其与溶解有机物（DOM）的相互作用已成为环境科学领域的研究热点。这类相互作用不仅改变DOM的组成和生物有效性，更显著影响MPs对共存污染物的吸附与解吸过程，从而改变污染物在环境中的迁移转化规律。近年来研究已揭示出多层次的相互作用机制，但关键科学问题仍存在诸多不确定性。

一、DOM与MPs的吸附作用机制
1. DOM吸附机理多样性
不同材质的MPs表现出差异化的DOM吸附特性。疏水性较强的聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP）通过疏水作用吸附DOM，而亲水性材料如聚乙烯醇（PVA）则主要依靠氢键和离子交换机制。研究发现，DOM分子量在500-5000 Da时与MPs的吸附量达到峰值，这种分子尺寸恰好能充分接触表面功能基团。

2. 环境因子调控效应
溶液离子强度与pH值对吸附过程具有显著调控作用。高离子强度环境（>0.5 M）通过压缩双电层效应增强吸附，而低pH值（<5.5）则促进氢键的形成。特别值得注意的是，老化后的MPs表面会形成致密的有机层，其吸附容量可提升3-5倍，这种表面改性过程与DOM的持续吸附密切相关。

3. 多相界面作用研究
实验发现DOM在MPs表面形成厚度约2-5 nm的吸附层，这种界面层对污染物具有选择性屏障作用。扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观测显示，DOM分子通过桥接作用将多个MPs颗粒连接成聚集体，这种结构改变使MPs的污染物吸附容量提升40%-60%。

二、DOM对MPs-污染物协同作用的影响
1. 竞争吸附效应
DOM与污染物在MPs表面的竞争吸附呈现显著环境依赖性。当DOM浓度超过0.5 mg/L时，对有机污染物的吸附抑制率可达75%-90%，但对重金属的竞争吸附效应相对较弱（抑制率约30%-50%）。这种差异源于DOM分子量分布与重金属离子尺寸的匹配程度不同。

2. 界面桥接作用
DOM分子链通过氢键和范德华力将MPs颗粒物理连接，形成稳定的MPs-DOM复合体。这种复合结构可使有机污染物的生物有效性提高2-3倍，同时增强微生物对复合体的分解效率。研究显示，复合体系中的污染物降解速率比单一体系快1.8-2.5倍。

3. 表面钝化与活化双重机制
DOM在MPs表面的吸附呈现双重效应：低浓度（<0.2 mg/L）时通过π-π相互作用增强有机污染物吸附，高浓度（>0.5 mg/L）则通过空间位阻钝化吸附过程。这种非线性关系在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚四氟乙烯（PTFE）材料中表现尤为显著。

三、MPs-DOM的生成特性与生态效应
1. MPs-DOM的化学特征
MPs-DOM主要包含三类有机组分：① CHO类分子（C/H/O原子比1:1.5:0.3）；②木质素类似物（芳香环占比达65%以上）；③蛋白/酚类荧光组分（荧光强度比NOM高2-3倍）。质谱分析显示，其中含有大量抗氧化剂（如酚酸类）和促氧化物质（如醌类）的复合体系。

2. 生物有效性调控机制
MPs-DOM的生物有效性（9.5%-85%）显著高于自然DOM，这种提升源于：
- 聚集体效应：将单体DOM分子包裹形成纳米级胶体（粒径50-200 nm）
- 群体淬灭作用：降低荧光强度40%-60%，增强分子活性
- 表面电荷调控：zeta电位从-30 mV变为+15 mV，改变微生物吸附模式

3. 环境过程影响
在光降解实验中，MPs-DOM使有机污染物的光降解速率提升2-4倍，主要归因于：
- ROS生成量增加3-5倍（·OH浓度达8 μM）
- 表面亲水性增强（接触角从112°降至68°）
- 微生物群落结构改变（优势菌属丰度提升2-3倍）

四、现存科学问题与研究展望
1. 关键知识缺口
- MPs-DOM分子组分动态变化规律
- 老化程度与DOM吸附密度的定量关系
- 界面作用对污染物毒性转化的影响机制

2. 未来研究方向
（1）分子识别机制：利用冷冻电镜解析DOM-MPs界面结合模式
（2）过程模型构建：开发多相界面耦合的污染物迁移模型
（3）毒性效应评估：建立MPs-DOM复合体系对生物圈的毒性评价框架
（4）材料特性关联：系统研究不同聚合物基质的DOM吸附行为规律

3. 技术创新需求
建议发展原位表征技术（如表面X射线光电子能谱）追踪DOM在MPs表面的动态吸附过程，同时开发基于机器学习的多因素协同效应预测模型，以提升环境风险管理的精准性。

当前研究已初步揭示MPs-DOM体系的环境行为特征，但其在污染物转化过程中的具体作用路径仍不明确。特别是MPs-DOM与微生物代谢的耦合机制、不同老化阶段对DOM吸附的动态影响等关键问题亟待解决。未来研究需加强多尺度（分子-界面-系统）的跨学科研究，建立完整的MPs-DOM作用理论体系，为环境治理提供科学依据。