塑料是以从各种化石燃料(煤、石油、天然气等)中提取的单体通过加聚或缩聚聚合而成的高分子化合物[1]。2018年全球塑料年产量高达3.4×109 t，只有20%的塑料制品可以被无害化处理或回收利用，其余都通过各种方式排入环境中[2]。当塑料进入环境系统中后通过风化、光解、侵蚀、辐射、生物降解等各种物理化学生物作用分解为较小的塑料碎片[3]，这类较小的塑料碎片就是对环境影响较大的微塑料。微塑料是指需要借助显微镜才能较好观察到的微塑料颗粒[4]。科学史上第一次对这类碎片进行明确定义是在美国华盛顿大学召开的“第一届国际海洋微塑料分布、影响及归趋研讨会”中，将微塑料定义为“直径小于5 mm的塑料颗粒”[5]。微塑料在环境中不易降解，对环境系统危害较大，已成为各国重点研究对象。当前我国每年生产的塑料制品产量达到7.52×107 t，大量的塑料制品使用后无法合理回收利用或无害化处理，通过各种途径排入环境系统中[6]。微塑料进入环境后对环境造成很大的危害，由于微塑料形态各异、种类繁多、性质不同，因此其危害毒理作用非常复杂[7]。并且由于微塑料粒径小，光降解能力弱，在环境中是良好的载体[8]，能够与其他污染物发生化学反应，生成更为复杂的二次污染物，产生更高的复合毒性[9]。微塑料不仅对生态环境产生非常大的危害，同时由于低级别生物被动地对微塑料的摄取，通过食物链传播最终影响人类健康[10]。我国对微塑料的研究起步较晚，近年来才开始逐步对其深入研究，对其认知还停留在理论水平，没有较为系统完整的研究。本研究将对微塑料的来源、分类、化学组成、分析处理方法等进行总结，阐述不同环境介质中微塑料的分布特点及收集分析处理方法，并对微塑料的未来研究方向和面临的问题提出展望，为后续环境中微塑料的深入研究提供参考。1微塑料概述1.1微塑料的来源微塑料根据其来源可分为初级微塑料和次级微塑料。初级微塑料主要是工业生产的各种尺寸的微珠，如个人护理品中的去角质微珠、磨砂介质[11]，以及工业原料的树脂颗粒等[12]。次级微塑料主要有大块塑料的碎片化[13]，塑料制品凋落物的风化退化，合成纤维织物洗涤过程中释放的纤维碎片[14]，农业生产过程中产生的薄膜碎片等[15]。土壤环境中微塑料主要来源于以下几个方面：(1)农业生产过程中大量使用的农业地膜，由于没有行之有效的回收方法，其基本都残留在土壤中[16]，通过土壤微生物及辐射光解等作用形成微塑料对土壤造成严重危害[17]。(2)污水处理厂污泥的农田施用，污水处理厂对微塑料有一定的去除作用，但效果较差。目前绝大多数的污水处理厂不能有效地去除废水中的微塑料，导致污泥中含有大量的微塑料，施用到农田后造成土壤微塑料污染[18]。(3)大气环境中微塑料的沉降。除本身密度较大的微塑料自然沉降到土壤外(如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS))，其他密度较小的微塑料颗粒(如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE))[19]在空气中与其他物质发生化学反应，使其密度增大从而沉积在地面，造成陆地微塑料污染。其他的还包括塑料垃圾的随意丢弃以及公路扬尘中的微塑料等。水环境中微塑料主要来源以下几个方面：(1)含有微塑料废水的直接排放：如污水处理厂处理后废水的排放，由于目前大多数污水处理厂并不具备过滤微塑料的能力，导致处理后废水仍含有大量的微塑料[20]。(2)个人日护品以及合成纤维织物洗涤过程中产生的微塑料，通过各种水道管网排入江河以及海洋环境中。(3)极端恶劣天气(如暴风雨)将空气中含有的微塑料携带至水体环境，此外地表径流也是陆地环境系统中微塑料转移到水体环境的重要途径。(4)水上作业也是水体环境中微塑料的直接来源，海洋石油开采、渔业捕捞、海洋旅游业等都产生大量的微塑料垃圾，且没有有效的回收，据统计每年仅渔业捕捞就有超过6.4×106 t塑料渔具被丢弃在水环境中。对于大气环境中微塑料的来源主要是工业生产过程中产生的各种粉尘。此外，室内空气中含有的纤维织物等微塑料可能是大气环境系统中微塑料的重要来源，Dirs等[21-22]在法国巴黎的空气中发现合成纤维、天然纤维以及各种聚合物为这一猜想提供了证明。同时，周倩等[23]在中国烟台市大气沉降样品中也得到了四种类型的微塑料(纤维、碎片、薄膜、发泡)。1.2微塑料的分类国际上没有关于微塑料分类的统一方法，一般学者都是根据微塑料的形状进行分类，环境系统中目前观察到的微塑料形状主要有纤维、碎片、薄膜、颗粒、泡沫等。不同形态的微塑料具有不同的性质，在环境系统中沉积、迁移、转化、与其他污染物结合的能力也不相同。华东师范大学的Liu等[16]对上海不同区域20块农田土壤中微塑料污染情况进行研究，研究结果表明：在浅层土壤(0~3 cm)中纤维形微塑料的平均占比最高(53.33%)，其次是碎片微塑料(37.58%)、薄膜微塑料(6.67%)和颗粒微塑料(2.12%)。在深层土壤(3~6 cm)中，纤维形微塑料的平均占比仍然是最高(37.62%)，其次是薄膜微塑料(33.76%)，再次是碎片微塑料(28.30%)和球团微塑料(0.32%)。而Hoellein等[24]在美国印第安纳州南本德市的圣母大学通过链接实验生态系统设施(ND-LEEF)发现在河流生态系统中颗粒和纤维形微塑料比碎片形微塑料颗粒的运输长度更长。说明碎片形微塑料在同等条件下更易沉积。Sighicelli等[9]对意大利最重要的三个湖泊(马焦雷湖(MA)，加尔达湖(GA)和伊塞奥湖(IS))进行研究发现湖泊中微塑料形态以碎片为主，平均发生率为73.7%，在一定程度上验证了Hoellein的观点。综合研究表明微塑料的形态对其迁移转化有很大程度的影响，其他方面的因素可能也会影响到不同形态微塑料的迁移转化如生物膜的定植。1.3微塑料的化学组成微塑料种类繁多，化学组成亦不相同，主要的微塑料有PE、PVC、PS、PP、聚碳酸脂(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等，这些皆由碳碳双键和碳氢键聚合其他单体物质组成。微塑料聚合物具有独特的长链分子结构，由重复的化学结构单元组成，当重复单元的数量组成n不同时，其表现出不同的理化性质。当n的数量足够大时，微塑料就会获得特殊的力学性质，从而成为我们日常生活中所用到的产品。目前常见的微塑料有PP、PE和PVC，分别占全球塑料产量的24%、21%和19%[25]。由于不同微塑料化学性质不相同，其在环境中分布转化消解等都不同，如PE密度很低，在水环境中可能存在于水面上，会被一些浮游生物所吞食。而PVC具有较高的密度，一般沉积在水底，成为底栖生物的沉积饲料[26]。在分解转化方面，PE和PP在与H2O2接触时可以发生降解[27]，Mintenig等[28]在此基础上进一步研究出一种更高效、用途更广的处理方法即用酶消化结合短时间H2O2处理去除废水样品中的微塑料。Gong等[29]通过用改良的耐碱睾丸酮丛毛单胞菌F-6对PET进行降解取得了比单独用碱处理或生物处理更高的降解效果，提供了一种对PET降解的全细胞生物催化法。2微塑料的采集方法2.1水体中微塑料采集方法对于水体中的微塑料的采集，一般分为水样采集和水底沉积物的采集。水体样品的采集一般较为容易，常采用拖网进行采集，Sighicelli等[12]使用的Manta拖网是一种配备有300 mm网格和60 cm×20 cm开口的超细网格的浮式采样仪器，一般对同一采样区域进行6次拖网作业能够较好地采集微塑料样品。此外，Neuston拖网较为常用，Neuston拖网可以采集体积较大的水样，并保留缩小后的样本，可以根据采样区面积，水域环境将网眼进行不同的设计以便更好地采集微塑料[30]。对于水底的沉积物Sruthy等[7]采用范文咬合采样器能够较好地采集沉积物样品，可以根据采样量需求，调整采样器采样体积，方便高效。而后再对沉积物组分进行分析，去除杂质，分离出微塑料。一般实验室常采用基于饱和氯化钠密度分离法[31]，能够较好地达到分离筛选的效果，也有用多钨酸钠溶液进行分离，也可以达到不错的分离效果[32]。2.2土壤中微塑料采集方法土壤微塑料的采集一般要先对土壤样品进行采集，一般的方法有对角线法、梅花法、棋盘法等。采集后的土壤样品要进一步分离出其中的微塑料。其分离方法和水体沉积物类似，一般通过浮选分离或者基于特定溶液的密度分离法[33]，也有一些学者利用气浮分离法，通过向悬浊液中通入气体来达到分离的目的[34]。这些方法适应范围太窄，仅能对一些普通的易分离的样品有较好的效果，而且分离过程烦琐，对微塑料的回收率不高且不稳定，分离后样品需要进一步通过其他方法进行再次鉴定以达到对微塑料的准确定性。微塑料的高效便捷收集目前仍是一个难题，还有很多方面等待探索。2.3大气中微塑料收集方法由于空气环境复杂多变，关于大气中微塑料的研究相对较少，大气中微塑料的采集方法也多为探索性研究。周倩等[23]设计的大气被动采样器由三部分组成，总体高约1 m，顶端是一个直径约11 cm的收集柱，主要用来收集大气中沉降的物质，通过中间的承接管将收集到物质传输到底部的终端收集瓶中，对大气沉降物质具有较好的采集效果，但采集后的物质仍要继续分离筛选微塑料。Dris等[21]用一个采样表面为0.325 m2的不锈钢漏斗收集大气总沉降物，在漏斗底部是一个20 L的玻璃瓶用来收集漏斗里的水，玻璃瓶被放置在一个不透明的盒子。在采样期间，根据玻璃瓶中累积的雨量，以不同频率收集样本。对采集的样本进一步分离。大气环境中微塑料的收集目前并没有高效的方法，大气环境微塑料的研究还需要进一步加强。3微塑料分析检测方法从环境介质中收集微塑料进行浮选分离后，需要对微塑料进行定量定性分析，以确定微塑料的各项性质，从而选择合适的处理方法进行污染物去除。微塑料的分析检测方法目前主要包括物理性质分析和化学性质分析。3.1微塑料物理性质分析法3.1.1目视法目视法是最基本的方法，也是最简单便捷的方法，但是仅针对于肉眼可见的微塑料，且没有其他物质干扰的情况下。当肉眼可以准确识别微塑料的时候用镊子拾取。目视法是一种非常有效便捷的初筛法[35]。3.1.2显微镜检法对肉眼无法辨别鉴定的微塑料，一般会用到显微镜。显微镜检是非常高效的微塑料初步鉴定方法[36]。但对于一般的显微镜只能鉴别粒径在几百微米以上的微塑料，当微塑料的粒径小于50 μm时就要用到扫描电子显微镜(SEM)。3.1.3光谱分析法对于微塑料粒径十分小且与其他化学物质结合时，目视法和显微镜检法就难以发挥作用，此时就需要更高精密度更高技术含量的方法，如FTIR、显微拉曼光谱法等。FTIR是分子光谱，可以根据被检测物质的官能团、化学键振动，对不同波长的光进行吸收，从而据此分离鉴定微塑料和其他污染物质[37]。透射、反射、衰减全反射等都是常用的鉴定微塑料的FTIR。其中衰减全反射FTIR分析效果最好，其可以结合不同的分光光度计进行分析，能够较好地展示光谱信息。此外，显微FTIR也常用来对微塑料聚合物进行鉴定。但FTIR也有一定的缺点，Kappler等[38]在研究时发现，在可检测微塑料的数量、尺寸和类型，以及光谱质量、测量时间等方面，FTIR漏掉了约35%的微塑料微粒。拉曼光谱是一种散射光谱，可以根据入射光频率不同的散射光谱进行分析得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究。拉曼光谱与FTIR十分相似，两者的结合可以很好地对微塑料进行分析鉴定，达到互补的作用[39]。拉曼光谱比FTIR检出粒径更小，甚至对1 μm的微塑料也可以检出[40]，但是相比于FTIR，拉曼光谱成像的测量时间要长得多，并且Alexander在用拉曼光谱进行分析时发现微塑料中一些其他物质会对微塑料聚合物鉴定产生干扰如微塑料中的添加剂和有色化学品等[41]。3.2微塑料化学性质分析法除FTIR和拉曼光谱可以用于微塑料的化学分析外[42]。还包括热重分析仪、差示扫描量热法(DSC)、热分解气相色谱质谱联用技术(Pyro-GC/MS)等[43]。DSC和热重分析仪一样都是通过检测微塑料的热力学性质来进行分析检测，在微塑料的化学分析中比较常见。Pyro-GC/MS是将微塑料在惰性气体中加热生成裂解产物，将裂解产物导入气相色谱系统进行分离，然后进入质谱仪检测，将检测结果与特征谱图库进行对比从而达到对微塑料定性定量分析。Pyro-GC/MS灵敏度高，基本可以对任何形态的微塑料进行测试，适应于复杂难处理的微塑料。但分析过程麻烦，一次只能对一粒微塑料进行分析，耗时耗力，降低实验效率，不适合大量样品的分析。3.3新型检测技术3.3.1SEM-EDSSEM可以用来观察微塑料的形状、表面纹理等特征[44-45]，而将SEM与能谱分析(EDS)相结合，可以鉴别微塑料的表面的元素组成。Ashton等[46]通过SEM-EDS鉴定出微塑料颗粒表面的灰化、裂化和老化等特征，虽然可以进一步深层次地对微塑料进行鉴定，但其应用还不是很广泛，对微塑料的处理还有很多问题，还需要日后加以研究。3.3.2X射线光电子能谱（XPS）XPS能够准确地测量物质的分子结构、原子价态等信息，同时可以提供微塑料聚合物的元素组成和含量、分子结构、化学键等方面的信息。并且由于入射的X射线是一种光子束，所以可以很好地保留样品的原貌，对样品的破坏性非常小。3.3.3热萃取脱附气相色谱质谱法（TED-GC/MS）TED-GC/MS是一种新兴的热处理方法，其可以通过微塑料聚合物的特征分解产物鉴定环境样品中的微塑料聚合物颗粒。并且TED-GC/MS不需要对样品进行预处理，相比较其他方法可以更快地获得有关环境样品中聚合物质量分数的数据。随着对微塑料研究的深入，这种方法势必会得到更广泛的应用。4微塑料的处理技术4.1传统处理技术传统的处理塑料污染的方法包括回收利用、消化、热解、焚烧、卫生填埋等。但都由于处理效率低、运行成本高、易产生二次污染等缺点而不再适用于微塑料污染的处理[47-51]。4.2新型处理技术当传统的处理技术方法不再能满足处理需求时，新型技术方法便应运而生。目前处理微塑料污染的前沿技术方法主要有生物酶解法、光催化氧化法等。4.2.1生物酶解法目前关于微塑料的研究集中在微塑料的生物效应上，关于生物降解微塑料的研究和报道越来越多[52-54]。生物降解是利用动植物和微生物的摄取代谢等过程将微塑料分解转化成水和二氧化碳等无毒无害的产物，生物降解的机理主要有好氧、厌氧以及兼性处理。降解之前一般需要添加强酸进行预处理以打破聚合物的化学键，通过微生物酶解作用将其降解为短的单链体(如二聚体和单体)从而可以穿过细胞膜作为能源供微生物利用，达到体系平衡[55]。Bombelli等[56]最近的一项研究表明，蜡蛾幼虫能产生乙二醇，对PE进行快速生物降解。类似地，Lwanga等[57]发现低密度聚乙烯(LDPE)粒子能够被蚯蚓肠道中分离的细菌分解。赵文琪[49]通过高通量测序技术、ATR-FTIR等技术，观察到超嗜热菌群形成的生物膜对PSMPs表面造成了严重的侵蚀。微塑料的生物降解主要是细菌真菌等微生物的酶解作用，目前发现的能够降解微塑料的酶主要有漆酶(PE)[58]、解聚酶(聚酯类微塑料)[59]。由于生物降解技术是一种环境友好、无二次污染的处理微塑料的方式，有良好的应用前景，因此关于微塑料的生物降解方法还有很多需要研究的地方，不同类型的微生物对不同微塑料降解能力也有很大差别，寻找最优的生物降解方法是未来的重点研究内容。4.2.2光催化氧化法光催化氧化法作为一种高级氧化技术，其利用氧气、过氧化氢等催化剂在光辐射作用下对难降解污染物进行处理，由于其较好的处理能力，一直以来是各领域研究的重点，在微塑料降解方面光催化氧化技术也表现出了不错的处理能力。光催化氧化是一种光介导的氧化还原过程，当半导体介质被能量高于其自身的光辐射时，半导体发生电子跃迁，从而产生激发态的分子对，与周围的水分反应生成超氧化物和羟基自由基等高活性物质，从而能有效氧化包括微塑料聚合物在内的有机物质。Wang等[60]提出了两种利用光催化Au@Ni@TiO2微电机消除微塑料的新策略。其研究结果表明，单个的催化颗粒和组合催化均显示出良好的收集和去除悬浮物和微塑料的能力。Tofa等[61]则利用氧化锌纳米棒激活的可见光诱导的多相质光催化对LDPE进行催化研究，结果表明该方法具有良好的降解能力且与催化剂的表面积成正比。由于微塑料的特殊性质，对其进行处理降解十分困难，单一的方法可能对一种微塑料具有较好的作用，但环境介质中微塑料成分复杂，因此对其降解去除提出了更高的要求，未来还需要进一步研究关于微塑料污染降解的方法。5结论微塑料的污染日益严重，对微塑料的研究处理提出更高的挑战。虽然目前我们已经对微塑料的污染已经有了一个基本认识，但研究的理论深度还不够，未来还应在以下方面重点研究。(1)加大对土壤和大气环境中微塑料污染的研究。由于水体环境中微塑料采样研究较为方便，目前关于微塑料的研究主要集中在水体中，但土壤和大气中微塑料污染也已经到刻不容缓的地步，未来应加大土壤和大气环境中微塑料的研究以及土壤、大气、水体之间的交互作用，深入了解微塑料的环境生态迁移转化机理。(2)研究方便实用的样品收集方法，设计发明样品采集装置。治理微塑料，采集样品是首要，目前对微塑料的研究一大阻碍就是采样困难，不同环境介质中微塑料的分布形态各异，因此对样品的采集提出了较高的要求，未来要对样品采集方面加大研究力度。(3)进一步加强对微塑料形态性质等表征方法的研究。目前对于微塑料物理化学性质的表征方法已经有了很多的研究，并且取得了不错的效果，如红外光谱和拉曼光谱的应用。但各方法单一，工作费时费力且效率不高。未来应加强各技术方法的联用研究，取长补短，形成稳定统一的分析鉴定。除此之外更为高效简单的技术方法还有待开发。(4)逐步推进对微塑料处理技术方法的研究。目前关于微塑料处理技术方法的研究还停留在认知阶段，没有大规模的实验研究。仅仅针对微塑料定性的分析，进一步的处理处置仅存在于实验室条件下。传统的处理方法不能满足现在微塑料污染水平，需要研发新的有针对性的处理方法。