《Marine Policy》：A review on strategies for the removal and degradation of microplastics from aquatic environments: Pros, cons, policies perspectives, and life cycle and economic assessment
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本文综述了微塑料（MPs）在水环境中的污染现状，分析了吸附、膜过滤、高级氧化（AOPs）等去除技术的优缺点及成本效益，探讨了生命周期评估（LCA）的应用，并总结了国际及印度的相关政策，为研究者与政策制定者提供系统性解决方案。
莫纳利·普里亚达什尼（Monali Priyadarshini）|维沙尔·库马尔·帕里达（Vishal Kumar Parida）|穆库尔·巴杰帕伊（Mukul Bajpai）|埃拉基亚·R（Elakkiya R）|埃尔汉·根杰克（Erhan Gengec）|伊德里斯·塞杜（Iddrisu Seidu）|古鲁萨米·阿纳杜赖（Gurusamy Annadurai）
印度韦洛尔（Vellore）韦洛尔理工学院（Vellore Institute of Technology）清洁环境中心，邮编632014
摘要
由于微塑料（Microplastics, MPs）的广泛使用，它们已成为水生环境中普遍存在的污染物。鉴于其对人类和其他生物的影响，必须将其从环境中清除。近年来，许多研究人员采用了砂滤、吸附和膜技术来有效去除水中的微塑料。本文综述了现有去除和降解技术的相关优势、挑战及实际解决方案，同时详细总结了迄今为止针对微塑料处理的成本分析和试点规模研究（这些内容在之前的综述中尚未提及）。文中还讨论了印度和国际层面关于微塑料管理的政策。最后，本文简要探讨了这些技术的生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA），以提供更好的替代方案，减轻微塑料对环境和经济的负面影响。本文批判性地评估了关键的知识空白、研究挑战、影响及未解决的问题，并展望了未来发展方向。总之，本文为新兴研究人员和政策制定者提供了关于微塑料污染的全面理解，并指出了可持续的修复技术。
引言
塑料因其优异的耐用性、轻质特性和低成本而在我们的日常生活中被广泛使用。据预测，到2050年，塑料废物量可能增至约120亿吨。由于塑料难以生物降解，它们会在水体中持续存在数百年甚至数千年，因此被视为不可生物降解的物质。全球22%的塑料垃圾处理不当，49%被填埋，9%被回收，19%被焚烧。通过物理、化学或生物过程（如紫外线作用、风化、波浪作用以及环境中较大塑料物体的化学反应），塑料制品会分解成直径小于5毫米的微小颗粒，这些颗粒被称为微塑料（MPs）。微塑料通过地表径流、人类活动、大气扩散以及未经处理的废水排放进入土壤和水生环境。据估计，约有51万亿个微塑料漂浮在水生环境中，其中75%的海洋污染是由塑料垃圾造成的。根据《化学品注册、评估、授权和限制》（REACH）法规，半衰期不超过120天的颗粒较易降解；然而，微塑料的半衰期长达约385天（例如聚丙烯）。
微塑料会逐渐积累，对其水生和陆地生物造成伤害，甚至导致其死亡。有研究表明，当双酚A（一种微塑料）的摄入量超过0.004毫克/升时，它会干扰内分泌系统，对水生生物和人类的生殖系统产生不良影响（Mortula等人，2021年）。在海洋环境中，5毫克/升的微塑料浓度会使浮游植物的叶绿素含量减少7%，2毫克/升的浓度则会抑制浮游动物的生长。在5至300毫克/升的浓度范围内，微塑料会显著影响珊瑚的生长、导致组织损伤和白化现象（Gao等人，2022年）。Nithin等人（2021年）和Vidyasakar等人（2021年）在印度多个地区（包括古吉拉特邦、泰米尔纳德邦、帕兰吉佩泰和马拉卡纳姆）采集的盐样中检测到了微塑料。微塑料在土壤中的积累会阻碍植物生长，从而导致植物死亡（Hasan和Tarannum，2025年）。此外，摄入微塑料还会对人体生殖系统造成损害，引发神经毒性、氧化应激和癌症（Lee等人，2023年）。目前仍存在关于微塑料在人类环境中长期毒性和暴露风险的广泛知识空白（Monika和Sharma，2024年）。鉴于这些严重后果，迫切需要技术来清除水中的微塑料，保护水生和陆地生物的健康。
近期研究重点利用二级和三级技术（如砂滤、吸附、膜技术和高级氧化工艺AOPs）来消除微塑料。例如，孔径约为0.4微米的膜生物反应器（MBR）能够去除99.4%的微塑料（Iyare等人，2020年）。吸附技术通过氢键、静电力和π-π相互作用机制去除了直径约10微米的微塑料（Acarer Arat，2024年）。此外，高级氧化工艺（尤其是芬顿氧化和光催化系统）也能有效去除微塑料（Allé等人，2021年；Cho和Choi，2001年；Hamd等人，2022年；Uheida等人，2021年；Vital-Grappin等人，2021年）。臭氧处理和使用掺硼金刚石（BDD）阳极的电化学氧化方法分别能从废水中去除91%和89%的微塑料（Amparán等人，2025年；P等人，2025年）。这些方法在去除和降解多种微塑料方面非常有效，且可以与其他技术结合使用。尽管这些技术具有较高的去除效率，但在试点规模应用中仍存在膜污染、污泥产生量大以及运行和维护成本高的问题。此外，由于分析手段的限制，减少纳米塑料和更小微塑料的研究仍面临困难（Priyadarshini等人，2025年；Sangkham等人，2025年）。
本文重点探讨了微塑料去除技术的积极方面、面临的障碍及其解决方案、生命周期评估（LCA），以及在水生环境中去除微塑料的试点和现场应用总结。文中讨论了包括砂滤、膜技术、吸附、混凝/电凝聚以及高级氧化工艺（如芬顿氧化、光催化、臭氧处理和电化学过程）在内的去除技术。Ali等人（2024年）的综述仅关注了实验室规模下不同技术的去除机制和效果；然而，这些技术的实际应用和成本评估很少被报道。此外，本文还讨论了全球和印度针对微塑料治理的政策及其生态影响。本文指出了微塑料去除和降解技术在实际应用中的研究空白，并帮助有志于该领域的研究人员和行业专家在投资前快速评估这些技术。
参考文献检索
本综述使用VOSviewer软件1.6.20版本进行了文献检索。检索范围涵盖2017至2025年间Scopus数据库中关于微塑料去除和降解技术的8000多篇英文文献。
从水生环境中去除微塑料的策略
从水生环境中去除微塑料的策略主要分为三类：物理方法、化学方法和生物方法。物理方法包括吸附、过滤和膜技术；化学方法包括水解过程、光催化降解和电化学氧化。生物方法包括生物吸附、微生物降解和植物修复。此外，还有一些分离方法也被应用于微塑料的去除。
基于高级氧化工艺（AOPs）的降解策略
现有的水处理系统采用了多种传统方法来处理水中的常见污染物，但这些方法并未专门针对微塑料进行优化。因此，它们在去除微塑料方面的效果有限。虽然某些物理和生物处理方法能够捕获并去除部分微塑料，但仍有大量微塑料未能被有效清除。微塑料去除和降解技术的实际应用
将实验室规模的技术应用于工业规模仍具有挑战性，相关研究仍在进行中。传统的污水处理厂（WWTPs）无法完全去除废水中的微塑料。最近，一些污水处理厂和塑料回收设施开始采用砂滤技术（Zhao等人，2024年）。在污水处理厂中，砂滤技术可去除75.7%的微塑料；而结合聚合硫酸铁使用后，这一比例提高到91%。另一项研究显示（Wolff等人，2021年）...微塑料治理技术的成本评估
在比较不同高级氧化工艺（AOPs）时，成本评估是一个关键因素，因为其经济可行性取决于具体应用场景（作为预处理、部分处理还是完全矿化）。为了便于标准化评估，通常根据处理体积和目标污染物的质量（TC）将每种AOP的运营成本进行归一化，单位为欧元/立方米污染质量（�/m3TC）。Mousset等人（2021年）提出了一种创新的成本评估方法...生命周期评估（LCA）
生命周期评估（LCA）对于减少研究过程和产品对环境的影响至关重要。该评估遵循ISO 14040标准，涵盖产品生命周期的各个阶段和缓解措施。通过LCA研究可以评估微塑料的生产和处置对生态系统、空气和资源的影响。全球政策
为控制微塑料的生成和释放，有必要制定相关法规，以减轻其对环境和生态系统的负面影响。已制定多项政策来管理微塑料的处置问题，主要分为四类：（i）鼓励性法规促进减少微塑料排放的技术和创新；（ii）限制性法规限制某些商品或物质的使用...结论与未来展望
塑料材料是全球工业领域的重要发展成果。由于微塑料对环境和生物体的危害，它们从各种来源进入水生环境的排放问题日益严重。本文强调了微塑料的威胁以及使用不同水处理技术去除微塑料的益处和挑战。此外，还讨论了成本分析和当前微塑料去除及降解技术的实际应用情况...CRediT作者贡献声明
莫纳利·普里亚达什尼（Monali Priyadarshini）：撰写——综述与编辑、初稿撰写、调查、资金筹集、数据分析、概念构思。维沙尔·库马尔·帕里达（Vishal Kumar Parida）：撰写——综述与编辑、初稿撰写。穆库尔·巴杰帕伊（Mukul Bajpai）：撰写——综述与编辑、初稿撰写。埃拉基亚·R（Elakkiya R）：撰写——综述与编辑、初稿撰写。埃尔汉·根杰克（Erhan Gengec）：可视化数据制作、验证、监督。伊德里斯·塞杜（Iddrisu Seidu）：撰写——综述与编辑、初稿撰写。古鲁萨米·阿纳杜赖（Gurusamy Annadurai）：
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了阿努桑丹国家研究基金会（Anusandhan National Research Foundation, ANRF）在“加速创新与研究合作项目（Partnerships for Accelerated Innovation and Research, PAIR）”下的支持，项目批准号为ANRF/PAIR/2025/000011/PAIR-B。
