综述：超越微塑料：新出现的微合成颗粒的生态毒理学范围综述

这篇综述深入探讨了轮胎与道路磨损颗粒（TRWP）和涂料颗粒（RAPP/NRAPP/APP）等新兴微合成颗粒的生态毒理学研究现状（2014-2024）。文章指出，传统微塑料（MP）研究已较充分，但这些可能构成环境中MP主要成分的颗粒却研究不足。综述系统总结了相关文献，发现多数研究表明暴露于微合成颗粒会产生不良效应，并识别出该领域在风险评估、测试方法标准化及环境相关暴露情境设计等方面的关键知识缺口。

引言：从微塑料到微合成颗粒

塑料污染，特别是微塑料（<5 mm）污染，已成为全球性环境危机。过去二十年的研究主要集中在聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）等传统聚合物微塑料上。然而，越来越多的证据表明，轮胎与道路磨损颗粒（TRWP）和源自道路及非道路的涂料颗粒等新兴的微合成颗粒，可能在环境中的微塑料成分中占据主导地位。尽管其潜在重要性日益凸显，但与这些颗粒相关的生态毒性影响研究相对有限。本综述旨在回顾过去十年（2014-2024年）的文献，总结新兴微合成颗粒的生态毒理学影响，并揭示该领域的研究空白与未来方向。

微合成颗粒的定义与类型

本综述将微合成颗粒定义为与道路尘埃相关（如TRWP和道路相关涂料颗粒RAPP）以及非道路相关（如防污涂料颗粒APP）的合成颗粒。

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  轮胎与道路磨损颗粒：产生于轮胎与路面摩擦，成分复杂，含合成橡胶（如丁苯橡胶SBR）、炭黑、硫化剂、增塑剂（如6PPD）等多种化学添加剂及金属（如锌）。其转化产物6PPD醌（6PPD-Q）已被证实对银鲑等水生生物具有急性致死毒性。
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  涂料颗粒：根据来源分为道路相关涂料颗粒（来自路面标线磨损）和非道路相关涂料颗粒（来自船只、建筑等涂层风化），后者中防污涂料颗粒（含有铜、锌等生物杀灭剂）是重点关注的子类。

环境赋存与归趋

微合成颗粒广泛分布于大气、水体（地表水、径流）、沉积物（河流、湖泊、海洋）及生物体内。

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  TRWP：全球年释放量估计达590万吨。环境浓度跨度大，例如在路边空气中可占颗粒物质量的4.1-8%，在河流/湖泊水体中为0.01-46.18 mg/L，在沉积物中可达数千至上万mg/kg。研究表明，在特定河口采集的微塑料中，TRWP占比可高达76.2%。野外研究已在多种鱼类胃肠道和肌肉组织中检出TRWP。
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  涂料颗粒：研究相对较少，但已在多种环境介质中检出。例如，瑞典估计每年有504吨微塑料来自道路标线磨损。防污涂料颗粒在船厂附近沉积物中浓度可达3.06 g/kg，并已在海龟、鱼类和螃蟹等多种海洋生物体内发现。

这些颗粒可通过大气传输、地表径流等多种途径迁移，影响其环境归趋的因素包括颗粒大小、密度、形状以及水动力条件等。

生态毒理学效应

综述纳入了48篇符合标准的文献进行分析。结果显示，71%的研究报告了暴露于微合成颗粒产生的不良效应。

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  毒性测试类型：约39%的研究同时评估了颗粒物及其浸出液的毒性，31%仅测试颗粒物，30%仅测试浸出液。
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  受试生物与系统：研究涉及无脊椎动物（46%）、脊椎动物（主要为鱼类，17%）、微生物（15%）、植物/藻类（6%）等多类生物。研究系统以淡水环境为主（54.1%），其次是海洋环境（31.2%），而对河口和陆地生态系统的研究相对匮乏。
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  暴露时间与浓度：研究多采用急性（<7天）或慢性（>7天）暴露实验。测试浓度范围宽泛，部分研究尝试使用环境相关浓度，但许多仍使用较高剂量以观察效应。
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  毒性终点：观测到的毒性效应广泛，包括致死率升高、生长与发育抑制（如胚胎畸形、孵化率下降）、生殖与繁殖能力受损（如产卵量减少）、行为异常（如活动减少、摄食改变）、生理生化扰动（如氧化应激、免疫反应改变、酶活性变化）以及遗传与细胞毒性。
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  毒性机制：
  1. 1.
     物理效应：颗粒物摄入导致肠道阻塞、物理损伤，干扰摄食与营养吸收。
  2. 2.
     化学效应：添加剂（如6PPD、金属、PAHs）和吸附的环境污染物从颗粒中浸出，引发化学毒性。例如，6PPD-Q是已知的急性剧毒物质。
  3. 3.
     复合效应：新轮胎/涂料颗粒与老化/风化颗粒的毒性可能不同，后者因添加剂浸出或污染物吸附而呈现变化的毒性谱。

研究现状与地理分布

相关研究自2018年开始出现，2021年后显著增加。从地理分布看，中国、丹麦和美国是发表文献最多的国家，欧洲国家合计发表了超过61%的研究。非洲和澳大利亚尚无相关研究被纳入，南美洲也仅有极少研究，表明全球研究分布不均。

关键知识缺口与未来方向

综述指出当前研究存在多个重要空白：

1. 1.
   缺乏对道路相关涂料颗粒毒性的研究：在所综述的文献中，没有研究专门探讨RAPP的毒性，这是一个重大缺口。
2. 2.
   需要更多样化的颗粒类型研究：目前研究过度集中于TRWP，对涂料颗粒（尤其是RAPP）等其他类型关注不足。
3. 3.
   风险评估需基于环境相关浓度：许多毒性测试使用远高于环境实际检测浓度的剂量，未来需更多采用环境相关浓度进行风险评价。
4. 4.
   测试方法与报告单位需统一：不同研究在颗粒制备、浸出液提取、毒性测试方法和浓度报告单位上存在差异，阻碍了数据比较与整合。
5. 5.
   需要更多环境相关测试生物与暴露场景：应增加对本地物种、关键生态位生物及多物种、多生命周期阶段的研究，并设计更贴近真实环境的暴露场景（如沉积物暴露、膳食暴露）。
6. 6.
   加强化学成分与毒性机制分析：需对颗粒及其浸出液进行更全面的化学表征（如非靶向分析），以明确导致毒性的关键化学物质并阐明其作用机制。

结论

新兴的微合成颗粒，尤其是轮胎与道路磨损颗粒，已在各种环境介质和生物体内广泛检出，并且大量研究表明它们对水生和陆生生物具有潜在的生态毒性。然而，当前研究在颗粒类型覆盖、环境相关性、方法标准化和机制理解等方面仍存在显著不足。未来研究需要超越传统的微塑料范式，加强对这些微合成颗粒的生态毒理学关注，采用更环境相关的测试策略，以全面评估其对生态系统健康的风险，并为制定有效的环境管理策略提供科学依据。