据报道，全球塑料垃圾产量在2017年高达3.48×108 t，并预估在21世纪中叶达到3.30×1010 t，塑料垃圾中90%以上被焚烧或填埋[1-2]。全球每年有8×106 t塑料垃圾排入海洋[3-4]，对海洋生态系统的健康造成严重影响[5]。现今，微塑料对海洋生态系统的影响成为研究热点。全球海洋环境表层存在近5.12×1013个塑料碎片[6]。微塑料具有体积小、质量轻、易于扩散等特征，会对全球海洋环境产生潜在危害。海产品作为重要的食物源，与人体健康息息相关，而微塑料可以通过海产品最终被人们摄食，威胁人体健康。本研究概述了微塑料的来源和分布特征，对海洋生物的毒性效应、降解机制等方面进行分析，为微塑料对生态环境的影响研究以及降解治理提供参考。1微塑料的来源、类型与分布特征1.1微塑料的来源与类型微塑料（尺寸小于5 mm）包括初级微塑料和次级微塑料，其中初级微塑料来源于工业生产和日常生活产生的塑料垃圾，次级微塑料主要来源于水体表层塑料制品的细小颗粒[7-8]。常见的微塑料种类是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)以及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。1.2微塑料的分布特征微塑料在全球环境中普遍存在，如Eriksen等[9]在太平洋、印度洋、大西洋以及封闭海域调查微塑料的丰度。Suaria等[10]在南极和北极地区发现了塑料碎片。Imhof等[11]在高山加尔达湖海滩沉积物中发现了微塑料。Zheng等[12]在我国渤海海域的水生动物体内检测到微塑料。巢湖、滇池、洞庭湖、洪湖甚至青藏高原都检测到微塑料[13-15]。环境中微塑料，除直接或间接与生物体接触外，还通过大气沉降等途径进入海洋和土壤。微塑料可以改变土壤的理化性质，降低土壤微生物的数量和种类，干扰土壤中的水循环和碳循环过程[16]。海洋生态系统对维护全球生态平衡起重要作用，而微塑料对其平衡产生威胁，干扰全球生物化学循环。微塑料的比表面积大，易作为载体承载其他有毒物质[17]。微塑料上附着的有机、无机污染物等有毒物质为海洋生态系统的稳定增加了不确定性。2微塑料对海洋生物的毒性效应2.1微塑料对藻类的毒性效应藻类作为海洋生态系统中的初级生产者，海洋中藻类的数量、种类、生长状况以及分布特征可以反映海洋的污染状况[18-19]。Hoffmann等[20]研究发现，藻类能够明显减少游离状态的微塑料，同时微塑料可以减少海冰中的藻类细胞，研究微塑料与藻类之间的相互作用至关重要。海洋中的藻类可以携带微塑料，不同藻类根据其自身特征可以携带不同数量的微塑料，而微塑料附着于植物体上对植物造成不同程度的影响[21]。PS对不同生长周期的小球藻影响不同，小球藻的光合作用在滞后期到对数期初期受到抑制作用，对数期结束到固定期通过自身生理活动得到修复[22]。叶绿素含量直接反映藻类含量，PP和PVC的存在明显抑制了叶绿素含量的增长，抑制作用随微塑料浓度增加而增强，并且PVC对叶绿素含量抑制作用明显强于PP[23]。PVC微塑料通过吸附作用限制细胞与外界环境物质交换和能量交流，从而干扰中肋骨条藻生长，微塑料对该种藻类的光合作用具有阻碍作用，叶绿素含量和光合效率均呈现降低趋势，研究证实遮光效应不是微塑料对藻类产生毒性效应的原因[24]。微塑料对藻类的作用不是完全不利，李宇佳等[25]研究发现，低浓度、规格较大的PS微塑料在一定限度上对藻类生长起促进作用。王琳等[26]研究表明，当PS、PVC微塑料浓度较低或规格大于1 µm时，对小球藻抑制作用不明显。Canniff等[27]将微藻暴露在PP环境下，微藻的氧化应激基因(sod、perox)参与凋亡的基因(casp)表达水平未发生改变。2.2微塑料对浮游动物的毒性效应微塑料积聚于水生植物或者藻类中，被水蚤等低营养级生物摄食，从而在海洋食物链内富集[28]。浮游动物作为生态系统的重要组成部分，可反映海洋环境的污染程度。研究微塑料对海洋浮游动物的影响，水蚤是重要的研究载体[29]。微塑料在水蚤肠道内停留，可能损害肠道完整性，影响对营养物质的吸收[30-31]。水蚤暴露在粒径较小的PS环境下，其后代繁殖遭受负面影响[32]。但是微塑料对浮游动物的作用并非均为有害的。比如水蚤暴露在PE环境并且获得足够食物的前提下，微塑料对水蚤的生存以及繁殖几乎无影响[27]。暴露在不同浓度PS环境下，成虫水蚤在水中的移动速度、距离及其后代平均数量显著增加，推测可能是水蚤适应环境的应激反应[33]。微塑料对浮游动物的影响因生物特性、环境因素以及微塑料性质有所不同，现今研究多停留于微塑料对浮游动物的滤食影响，有关微塑料对浮游动物群落以及生态系统的影响偏少[34]。2.3微塑料对鱼类的毒性效应微塑料进入海洋生态系统中较高营养级的方式呈现多样化，如直接暴露在微塑料环境中、直接摄食、捕食低级营养级生物。大量微塑料在鱼类的胃容物中监测到，其导致鱼类产生假饱腹感，进而对消化系统产生损害，从而抑制鱼类生长发育[35-37]。Wan等[38]对暴露在PS微塑料环境下的斑马鱼进行基因转录分析，发现糖酵解和脂质代谢相关基因表达发生变化。Lei等[39]研究证明，微塑料浓度越高，粒径越小，对生物体的危害越严重。微塑料对鱼类的影响并非都呈现毒害作用。谢木娇等[40]研究暴露在PE环境下的鱼类，其体重和肝脏抗氧化酶活力以及关键通路基因的表达没有显著变化，但该实验受到时间的限制，未能检测微塑料对鱼类是否具有潜在的威胁。张晓飞等[41]观察暴露在高密度聚乙烯微塑料下的鱼类，其死亡率以及体重增长量无显著变化。鱼类通过直接摄食或者食用低营养级生物使得大量微塑料在体内积聚。多项研究证明微塑料对鱼类的危害与其本身的理化性质有关，并且对鱼类的危害呈现多样性，但是实验研究多受时间限制，无法判断微塑料对生物的生长繁殖是否具有长期或者潜在的威胁，未来研究中应当关注微塑料对于生物体的潜在危害以及其潜在的生态风险评估。2.4微塑料对其他生物的毒性效应许多学者研究了微塑料对其他水生生物的影响。珊瑚直接摄食微塑料或者暴露在微塑料环境中，生长速度快的种类遭受的危害明显大于生长缓慢的种类[42]。微塑料能够干扰珊瑚虫-藻类之间的共生关联，并且珊瑚虫主要以食物链的方式获得微塑料[43-44]。微塑料降低了处于生殖周期的成年牡蛎的精子活力[45]。微塑料通过滤食性双壳类动物直接进入生物体，随生物营养级别升高在食物链中不断累积[46]。因此，微塑料可通过食物链食物网的关系被海洋生物摄食，而微塑料可以作为许多污染物的载体吸附有毒有害物质，通过食物链食物网富集而危害高级营养级生物，最终威胁人体健康。3微塑料的降解3.1非生物降解微塑料光催化降解作为常见的非生物途径的降解方式，其本质是半导体材料受到可见光或者紫外光的照射产生电子和空穴，进而在H2O、O2的环境下生成游离状态下的羟基自由基，羟基自由基作用在微塑料生成最终产物CO2、H2O[47]。Ariza-Tarazona等[48]利用C、N-TiO2作为催化剂对微塑料进行降解，其降解率高达70%。但光催化降解也存在弊端，比如使用的催化剂难以回收，在降解微塑料的同时也为环境带来额外负担[49]。热降解指在无氧环境下对微塑料迅速加热，破坏聚合物中的共价键，使长链饱和烃基(—R)分解为碳氢化合物或者其他小分子化合物。3.2生物降解微塑料微生物降解是微塑料污染治理的研究热点。微生物在适宜条件（温度、湿度、热量、紫外线、pH值、氧气等）下，以外界有机物或者微塑料为底物获取碳源和能量，通过体内酶作用，将微塑料分解为低聚物、二聚物或单体等初级产物。初级产物可以被微生物降解生成水、二氧化碳、甲烷以及其他生物质等[50-51]，也可以通过再加工实现循环使用。Alvarez-Barragan等[52]成功分离出以聚酯、聚氨酯和聚醚聚氨酯为唯一碳源的降解效果最佳的菌株。Park等[53]研究表明，芽孢杆菌和类芽孢杆菌可以降解微塑料。微塑料碳基长链可作为微生物的生长基质，可在微生物酶的作用下断裂为低聚物、二聚物或单体。Skariyachan等[54]成功筛选出以PE作为营养源的肠杆菌和泛亚菌，为微塑料污染治理提供方向。微塑料的降解受到微生物的种类和活性、微塑料本身的性质以及环境因素等多因素影响[55]。微生物降解微塑料具有合适的pH值，一般认为降解菌在pH值呈碱性时降解能力最强，但pH值超过承受阈值会造成微生物失活[56]。疏水性和亲水性保持一致有利于微生物对微塑料进行降解[57]。但由于限制因素较多，目前对微塑料降解仍停留在实验室阶段，未来应进一步探究微塑料与微生物的相互作用，以提升微生物的降解效率。4结论微塑料作为海洋中存在的较广泛的垃圾，已经在生态系统各个营养级的生物体内被发现。微塑料对生产者、消费者以及分解者均存在不同程度的影响。微塑料可以作为毒性物质的载体，为环境安全增加了新风险。如今微塑料对海洋环境已经造成威胁，降低微塑料对海洋生态环境的污染成为研究的热点，但其降解的研究仍面临较大的技术挑战。