微塑料（MPs）被认定为一种新兴的环境污染物，定义为环境中直径小于5毫米的塑料碎片[1]。它们的特点是体积小、数量庞大且难以生物降解。在2015年举行的联合国环境大会第二次会议上，微塑料与气候变化和臭氧层损耗一起被确定为重大的全球环境挑战。
微塑料广泛分布于各种环境介质中，具有多样的形态特征[2]。在水生生态系统中，微塑料主要以纤维状和碎片形式存在，浓度较高[3]。对巴塞罗那大都会区42个邮政编码区域的自来水进行的定量分析显示，聚异戊二烯是主要聚合物类型，其浓度高达9143 ng/L[4]，这表明微塑料在水生环境中的丰富存在。随着合成纺织品的广泛使用，纤维状微塑料成为大气环境中的主要形态[5]。长距离大气传输机制使得微塑料能够跨越边界进入海洋生态系统和偏远山区[6][7][8]。在法国比利牛斯山脉，一项大气沉降调查显示，每天每平方米的微塑料沉降量可达366个颗粒[9]。土壤也面临类似的挑战[10]，据估计全球农业用地已积累了150万至660万吨微塑料[11]。物理化学风化和生物相互作用共同驱动了微塑料在土壤基质中的动态变化，包括颗粒破碎和表面改性[12]。随着颗粒移动性和生态毒理特性的发展，这些变化使得污染评估和修复工作变得更加复杂。这些无处不在且多变的微塑料不仅对生态系统造成严重危害，还会通过吸入、摄入、皮肤接触和生物累积进入人体[13][14]，对人类健康构成多方面的风险。值得注意的是，微塑料还可能加速病毒中抗生素抗性基因的传播[15]，进一步加剧了对人类健康的多种威胁。因此，迫切需要开发高效、快速的微塑料检测方法。
传统的微塑料检测方法存在显著局限性（表1）。基于颜色和反射特性的目视检查容易产生误差[16][17]。热分析可以确定成分，但由于高温降解而耗时且具有破坏性[18][19][20][21]。电化学分析虽然灵敏，但在特定聚合物的识别和表征方面仍存在困难[22]。光学检测利用物质特有的光谱或荧光特征来解析分子结构、键和官能团，比目视检查具有更高的准确性[23]，灵敏度更高，准备工作更少，同时保持样品完整性，且无需复杂的实验室设施，而电化学技术则需要这些条件[24]。实证研究包括对热水中塑料杯释放的微塑料（主要是聚乙烯（PE）和聚酰胺）的拉曼定量分析，浓度高达每升1.293×10^6个颗粒[26]，以及使用微傅里叶变换红外光谱（μ-FTIR）检测人体肺组织中的约4微米微塑料（以纤维状和碎片形式存在）[27]，这些研究共同证明了光学检测在微塑料分析中的强大潜力。
尽管光学检测方法在识别微塑料方面具有巨大潜力，但目前仍缺乏专门针对两种主要光学方法（光谱检测和基于荧光的检测方法）的系统综述。大多数现有综述仅简要介绍了传统光谱方法，忽略了最近的技术进展，如光谱与机器学习（ML）的结合以及基于荧光方法的应用和发展。因此，本文重点讨论光谱检测和基于荧光的检测方法，系统比较了它们的原理、优势和局限性。特别关注了最近的技术改进和跨学科发展，旨在为未来的研究和实际应用提供有价值的见解。在光谱检测方法部分，我们批判性地回顾了拉曼光谱和红外光谱的原理、优势、局限性及相关应用，并进一步强调了相关改进技术在这些方法中的应用，包括不同光谱方法的组合和基于ML的光谱方法。在基于荧光的检测部分，我们重点介绍了尼罗红（NR）染色策略，以及其他新兴荧光染料的性能。此外，还系统总结了碳点（CDs）和碳氮材料在特定微塑料识别和环境行为追踪方面的突破性进展。
通过全面比较不同方法的原理、性能、实际应用和挑战，本文填补了微塑料光学检测领域系统综述的空白，为研究人员提供了方法选择、应用限制分析和未来发展的路线图。旨在推动微塑料光学检测向更高灵敏度、更高特异性、更好实用性和更强智能性的方向发展，最终支持微塑料污染的精确监测和有效管理。
