《Journal of Environmental Sciences》：The global potential of freshwater microbes for plastic degradation
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微塑料污染治理：孟加拉国四座纺织废水处理厂各阶段去除效率及水质关联性研究，显示初级和二级处理合计去除71.8%微塑料，三级处理提升至95.6%，且水质参数（pH、BOD等）与微塑料形态、材质分布存在显著相关性。
拉哈特·莫斯托法·普兰特（Rahat Mostofa Prantor）| 萨伊夫尔·伊斯兰（Md Saiful Islam）| 纳鲁尔·阿巴斯（Md. Nurul Absar）| 纳菲萨·安朱姆·里米（Nafisa Anjum Rimi）| 雷扎乌尔·卡里姆（Md. Rezaul Karim）| 哈里纳拉扬·达斯（Harinarayan Das）| 甘加达哈尔·安达卢里（Gangadhar Andaluri）
伊斯兰技术大学（IUT）土木与环境工程系，孟加拉国加齐普尔1704
摘要
工业废水处理厂（WWTPs）是阻止微塑料（MPs）进入生态系统的重要防线。尽管去除效果显著，但这些工厂仍会释放出可检测数量的微塑料。大多数研究仅关注进水口和最终出水口的情况，而对中间处理阶段中微塑料的命运知之甚少。为了解决这一问题，本研究监测了四个全规模工业废水处理厂各阶段的微塑料含量及标准水质指标。A厂和B厂采用了常规的一级和二级处理工艺，而C厂和D厂则增加了三级处理。研究内容涵盖了微塑料的丰度、尺寸分布、形状以及聚合物成分，并分析了其与pH值、生化需氧量、化学需氧量、总悬浮固体、总溶解固体和电导率等水质指标的相关性。进水口中的微塑料浓度范围为549至823粒/升。聚合物成分主要以尼龙（聚酰胺）为主，多以纤维形式存在。一级沉淀过程去除了38.8%的微塑料，二级处理过程又去除了36.8%，两阶段合计去除率为71.8%，出水口中的微塑料浓度为166-233粒/升。三级处理的加入使去除效率提高到95.6%，最终排放浓度降至平均28粒/升以下。
引言
微塑料（MPs）是指直径小于5毫米的塑料颗粒，它们是全球水生和陆地环境中广泛存在且难以降解的污染物（Thompson等人，2004年）。由于其微小的体积和较大的表面积，微塑料能够吸附和输送多种有毒物质（Islam等人，2023年；Rafa等人，2024年），包括持久性有机污染物（Fu等人，2021年）、重金属（Gao等人，2021年）、多环芳烃（Kong等人，2023年）、多氯联苯（Llorca等人，2020年）、抗生素（Wang等人，2023a年）以及各种化学添加剂（如阻燃剂和增塑剂，Chen等人，2022年）。这些物质对水生和陆地生物构成威胁，也可能影响人类健康（Campanale等人，2020年；Islam等人，2025年；Sikder等人，2026年；Wu等人，2022年）。随着环境负荷的持续增加，微塑料污染已成为一个长期存在的全球性问题。
纺织工业是微塑料污染的主要来源之一，因为该行业大量使用合成纤维（De Oliveira等人，2023年；Hossain等人，2025年）。这些合成纤维在其整个生命周期中会释放出微小的塑料颗粒（微纤维）。在制造过程中，大量微纤维被排放到环境中（Wang等人，2023b年），而在洗涤合成服装时，数千微塑料颗粒会随废水排出，往往绕过过滤系统进入自然水体（Karim等人，2024年；Liu等人，2021年；Ramasamy和Subramanian，2021年）。据估计，每年有20万至50万吨来自纺织业的微塑料进入全球海洋环境（欧洲环境署，2023年）。因此，纺织业产生的微塑料污染已成为一个严重且日益严重的环境问题，亟需关注。最新研究表明，废水处理厂（WWTPs）根据其处理效率的不同，既可以成为微塑料的拦截点，也可能成为其传播途径（Jiang等人，2022b年）。鉴于纺织业产生的微纤维排放量巨大，尤其是那些位于工业区的废水处理厂，在微塑料进入水生生态系统之前起到关键的控制作用（Ramasamy等人，2022年；Xu等人，2018年）。
近年来，关于市政废水处理厂中微塑料污染及其去除的研究有所增加，但在理解工业废水（尤其是纺织制造业产生的废水）对微塑料排放的贡献以及这些颗粒在工业废水处理厂中的去除效果方面仍存在明显不足。大多数现有研究集中在市政或家庭废水处理厂上（Le等人，2023年；Ribarova等人，2024年），往往忽略了纺织废水处理厂的独特污染物特征和运营复杂性——这些废水中含有大量合成微纤维、表面活性剂、染料和有机物质（Liu等人，2021年；Xu等人，2018年；Horton等人，2021年）。尽管先进废水处理厂的微塑料去除效率可达到90%以上（Cristaldi等人，2020年），但化妆品中的聚乙烯微珠以及纺织纤维仍经常在最终出水中被检测到并排放到水体中（Cesa等人，2017年），从而降低了处理效果。此外，虽然有一些研究量化了进水口和出水口中的微塑料浓度，但总体来说仍缺乏系统性的数据。例如，一项针对孟加拉国11家纺织废水处理厂的调查显示，进水口中的微塑料平均浓度为615粒/升（范围170-1460粒/升），出水口为213粒/升（Haque等人，2024年）；中国某纺织废水处理厂的进水口微塑料浓度约为1730粒/升（Zhu等人，2025年）。然而，很少有研究对一级、二级和三级处理过程进行系统的分析。例如，在中国的两家工业废水处理厂中，微塑料浓度分别在一级、二级和三级处理过程中减少了52.20%、61.38%和93.81%（Huang等人，2023年）。缺乏系统性的数据限制了我们对微塑料在处理过程中最有效去除或持续滞留位置的理解。此外，关于水质参数与微塑料丰度之间关系的研究也很少，这导致了许多关于影响微塑料滞留或通过处理系统的物理化学因素的重要问题尚未得到解答（Luo等人，2023年）。此外，文献中存在明显的地理偏见，大多数微塑料相关研究集中在欧洲（Menéndez-Manjón等人，2022年）、中国（Li等人，2018年）和北美（Mason等人，2016年），而像南亚这样拥有世界最大纺织产业集群的地区在科学研究中却鲜有涉及（Amrutha等人，2021年；Prantor等人，2025年）。这些范围、分辨率和地理重点上的局限性阻碍了基于证据的处理升级和监管标准的制定。
为填补这些知识空白，本研究对比评估了位于孟加拉国图拉格河三角洲（Turag River Delta）的四个纺织废水处理厂中的微塑料污染情况。这些废水处理厂采用了不同的处理方案，其中两个仅采用一级和二级处理，另外两个则加入了三级处理技术。通过评估微塑料的丰度、颗粒特性及处理阶段的去除效率，本研究旨在确定哪种系统设计最能有效减少纺织废水中的微塑料排放。此外，研究还探讨了微塑料丰度与关键水质参数之间的关联，为理解影响微塑料滞留的环境和操作因素提供了见解。这些废水处理厂位于一个快速发展的纺织城市化区域，其废水直接排入生态敏感的河流系统。由于该河流兼具生态和社区功能，了解这些废水处理厂在其流域内的运行情况对于制定未来的污染控制策略和保护下游水域健康至关重要。
本研究对孟加拉国纺织废水处理厂中的微塑料污染进行了全面的、系统性的评估。该地区以高产量的纺织生产闻名，但在微塑料研究领域却相对较少。通过直接比较不同处理阶段及有无三级处理技术的处理效率，本研究揭示了哪些配置最能有效减少微塑料进入自然水体。此外，通过探索微塑料丰度与水质参数之间的关联，本研究为利用这些参数监测工业废水中的微塑料动态提供了新的证据。这些发现有助于推动全球微塑料控制工作，并为改进工业废水处理厂、优化监测方法和升级技术提供指导。研究结果可为全球工业界和环境监管机构提供基于证据的决策依据，特别是在面临类似污染挑战的快速增长工业地区。
研究地点
采样地点
本研究选择了位于孟加拉国图拉格河流域科纳巴里（Konabari）和通吉（Tongi）工业区的四家纺织废水处理厂（WWTPs）作为研究对象（附录A图S1）。这些废水处理厂由纺织制造企业独立运营，代表了该国快速工业化地区典型的处理方案。A厂和B厂采用常规的一级和二级处理工艺
微塑料的丰度
通过对从4家废水处理厂采集的废水进行视觉分析，量化了其中微塑料的含量。图2显示了所有废水处理厂各采样点的微塑料丰度。分析结果显示，所有废水处理厂的进水口微塑料平均浓度为679.1 ± 111.2粒/升，这与该地区最近的研究结果一致（Akyildiz等人，2022年；Haque等人，2024年；Xu等人，2018年）。随着废水流量的增加，微塑料浓度逐渐降低
结论
本研究调查了四家向城市河流系统排放废水的纺织废水处理厂中的微塑料情况。进水口中的微塑料浓度较高，范围为549至823粒/升，其中以0.5毫米以下的尼龙和聚酯纤维为主，因为这些纤维在纺织工厂中广泛使用，且在高压清洗和染色过程中会释放大量细小纤维。一级处理过程实现了不同程度的微塑料去除
作者声明
拉哈特·莫斯托法·普兰特（Rahat Mostofa Prantor）：撰写初稿、概念构思、方法设计、样本收集、实验室研究、数据分析、扫描电子显微镜（SEM）分析。萨伊夫尔·伊斯兰（Md Saiful Islam）：概念构思、方法设计、数据管理、正式分析、监督、审稿与编辑。纳鲁尔·阿巴斯（Md. Nurul Absar）：数据管理、方法设计、正式分析、SEM分析、审稿与编辑。纳菲萨·安朱姆·里米（Nafisa Anjum Rimi）：实验室研究、撰写初稿。雷扎乌尔·卡里姆（Md. Rezaul Karim）：撰写、审稿与编辑。
未引用的参考文献
(Ahmed等人，2022年；Bayo等人，2020年；Long等人，2023年；Rasheed和Tshomo等人，2024年；Zhou等人，2020年)
作者贡献声明
拉哈特·莫斯托法·普兰特（Rahat Mostofa Prantor）：撰写初稿、方法设计、调查、正式分析、数据管理、概念构思。萨伊夫尔·伊斯兰（Md Saiful Islam）：审稿与编辑、监督、方法设计、正式分析、数据管理、概念构思。纳鲁尔·阿巴斯（Md. Nurul Absar）：审稿与编辑、方法设计、正式分析、数据管理。纳菲萨·安朱姆·里米（Nafisa Anjum Rimi）：撰写初稿、调查。雷扎乌尔·卡里姆（Md. Rezaul Karim）：审稿与编辑。哈里纳拉扬·达斯（Harinarayan Das）：正式分析。甘加达哈尔·安达卢里（Gangadhar Andaluri）：
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢达卡原子能中心（AECD）材料科学部门在AECD实验室提供的FTIR分析支持。同时，作者也感谢伊斯兰技术大学土木与环境工程系提供的实验室及其他相关设施的支持。
