综述：抗生素与微塑料相互作用的解码——化学机制、环境影响及缓解策略的最新研究进展

《Environmental Reviews》：Decoding the Interactions Between Antibiotics and Microplastics- Chemistry, Environmental Impacts, and Mitigation Approaches- A State-of-the-Art Review

这篇综述系统阐述了抗生素（ABs）与微塑料（MPs）在环境中形成的复合物（AMCs）的吸附机制（如疏水作用、氢键、π-π堆积等），揭示了其作为抗性基因（AMR）载体对生态系统和公共健康的双重威胁，并创新性提出构建人工湿地等组合式治理方案，为同步消除两类污染物提供了理论依据与技术路径。

　　

引言

抗生素（ABs）和微塑料（MPs）作为两大新兴环境污染物，正通过独特的相互作用形成AB-MP复合物（AMCs），加剧生态风险。研究表明，MPs的高比表面积和持久性使其成为ABs的理想载体，两者通过疏水作用、氢键和离子交换等机制结合后，不仅延长了污染物环境滞留时间，更通过生物膜介导加速了抗性基因（ARGs）的跨物种传播。

当前研究现状与文献计量分析

近十年全球相关研究呈指数增长，文献计量显示"抗生素吸附"、"微塑料老化"和"抗性基因转移"构成核心研究网络。中国、美国和欧洲团队在AMCs的环境行为研究领域贡献突出，但针对复合污染协同治理的跨学科研究仍存在显著空白。

AMCs形成机制与生物有效性关键因素

MPs的聚合物类型（如PE、PS）和表面官能团（-COOH、-OH）直接决定ABs吸附效率：

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  疏水作用主导非极性ABs（如四环素）与PE的结合

• •

  π-π共轭促进含苯环ABs（如氟喹诺酮类）与PS的相互作用

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  环境pH通过改变MPs表面电荷影响离子型ABs（如磺胺类）的吸附容量

值得注意的是，MPs老化产生的裂纹和生物膜覆盖可使其载药量提升3-5倍，显著增强ABs的生物有效性。

微生物与外部因素的协同增毒效应

生物膜群落中的放线菌和假单胞菌能分泌胞外聚合物（EPS），在MPs表面形成"微反应器"：

1. 1.

   加速ABs的局部富集

2. 2.

   促进种间质粒转移

3. 3.

   诱导氧化应激基因（如katG、sodA）上调

   同时，UV辐射和机械磨损使MPs比表面积增大200-400%，进一步强化污染物负载能力。

AMCs的多介质迁移规律

在土壤-水系统中，<0.1μm的MPs可通过优先流路径垂直迁移至地下含水层，而河流环境中，密度<1g/cm³的MPs主要水平扩散。最新模型显示，AMCs在污水处理厂的去除率不足40%，其中30-50%最终进入污泥，成为抗性基因的"储存库"。

环境与健康风险全景

AMCs通过三重途径威胁生态健康：

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  水生生物误食导致ABs生物放大效应

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  土壤微生物群落α多样性下降40-60%

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  饮用水中的PS-MPs可使ABs口服生物利用度提高2.3倍

临床数据表明，暴露于AMCs污染水体的儿童，肠道菌群中bla_TEM基因检出率是对照组的7.8倍。

创新治理技术突破

人工湿地系统展现独特优势：

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  水生植物（香蒲、芦苇）根系分泌物促进ABs光降解

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  基质层（沸石+生物炭）对MPs截留率达92%

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  微生物燃料电池（MFC）耦合使ABs矿化效率提升至85%

未来展望

亟待建立AMCs特异性检测标准，开发磁性纳米材料修饰的生物膜反应器，并探索藻类-微生物共生体系在海洋AMCs治理中的应用潜力。跨学科协作将成为破解这一"污染连环套"的关键钥匙。