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文章介绍：本文综述了土壤中Microplastics (MPs) 和 heavy metals (HMs)的相互作用，包括其机理、影响因素和生物学效应。具体而言，HMs和MPs之间的相互作用主要涉及吸附和解吸。MPs的类型、老化、浓度、大小以及HMs与土壤的理化性质对相互作用有显著影响。特别是，老化会改变MP特定的表面积和官能团。MPs体积较小且抗分解，容易通过食物链转移，与HMs对土壤生物产生联合生物学效应，并进一步在人体内积累。我们非常重视了解MPs和HMs通过食物链暴露于人体的过程，对所涉及的毒性机制进行深入研究，并识别影响各种组织和器官的潜在威胁。这对更好地分析和管理MPs和HM污染对生态系统的综合影响，解决现有的不足和应对未来的研究挑战至关重要。

微塑料与重金属的相互作用机制： MPs和HMs之间的相互作用涉及吸附和解吸，其机制包括表面络合、静电相互作用、生物积累和共沉淀。

微塑料与重金属相互作用的影响因素： MPs和HMs之间的相互作用很大程度上取决于MPs的理化性质，包括类型、剂量、大小和老化程度。此外，离子形态、浓度、土壤环境条件（如pH值、有机质含量、盐度、水热条件、团聚体和土壤生物）以及其他环境条件都会影响MPs和HMs之间的相互作用。

生物学效应： MPs和HMs之间的相互作用改变了HMs在土壤食物网中的利用度，导致生物蓄积和毒性。当这两种污染物共存时，它们会对土壤生物产生拮抗或协同作用。拮抗作用意味着MPs通过降低HMs在暴露介质中的浓度来降低HMs的环境生物毒性。相反，协同效应表明两种污染物的综合效应大于单个效应的总和，加剧了对土壤生物的不利影响。例如，单独暴露于MPs或HMs的生物体毒性较小，但在两者共同暴露的生物体中发现了显著的毒性。

微塑料和重金属相互作用对人类健康的风险： MPs容易通过食物链进行积累和转移，威胁人体健康。塑料容器、纺织品中的塑料纤维、磨损的轮胎、化妆品，甚至暴露在空气中的MPs都会增加人体摄入MPs的风险。MPs进入体内不能被消化，并可能通过诱导免疫反应发挥颗粒毒性。人类体外细胞培养和啮齿动物体内实验表明，MPs可导致严重的人体毒性，如炎症、氧化应激、代谢效应、线粒体自噬、免疫反应和昼夜节律，以及细胞死亡（细胞凋亡、焦亡、铁死亡）和肝损伤。

研究展望： HM和MP的混合毒性可能具有拮抗作用或协同作用，目前无法量化。这两种污染物的浓度对于它们相互作用的类型和强度至关重要。传统的毒理学实验和新兴技术（如人工智能和大数据）应该结合起来，制定土壤中明确的允许浓度标准。此外，应参考抗生素-HM混合毒性的生态风险和人类健康风险评估模型（例如，毒性单位法和总和指标法的组合），探索制定生物体内可控MP残留和HM的最大浓度标准和危害分类。其次，MPs对HMs吸附的精确模拟仍未解决。考虑到复杂的土壤环境以及MPs和HMs特性的多变，多因素耦合下的理论吸附模型有待进一步发展。最后，尽管已经证明MPs可以在人体心脏及其最内层组织中积累和持续存在，但MPs和HMs在特定人体中的相互作用仍不清楚。随着生物标志物应用和体外模拟实验的逐渐成熟，需要更多的研究和新的检测方法，如人体模型和临床试验，以确定MPs和HMs对人类健康的综合影响。

中国科学院大学水土保持与生态环境研究中心在读研究生刘佰艳为论文第一作者，方临川研究员和占爱副研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（U21A20237）和中国科学院战略性先导科技专项（XDB40020202）的资助。

论文链接: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.170281