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塑料垃圾填埋衍生的微塑料环境污染风险

刘航 ,  苏宇 ,  成宇涛 ,  楼紫阳 ,  彭程 ,  汪杰 ,  王艳华 ,  汪磊 ,  季荣

化学进展 ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (1) :32-45

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化学进展 ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (1) :32-45 DOI: 10.7536/PC240712
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塑料垃圾填埋衍生的微塑料环境污染风险

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Environmental Microplastic Pollution Risks Associated with Plastic Waste Landfilling

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摘要

塑料垃圾老化降解衍生出的环境微塑料污染问题，是当前全球塑料污染治理面临的重大挑战之一。填埋场长期以来是处理固体废物的主要场所，场内累积的大量塑料垃圾随之成为陆地生态系统微塑料的重要来源。本文主要梳理了塑料垃圾的填埋发展历程及其在填埋过程中的演变，分析了填埋场微塑料的外部输入和内部产生过程，汇总了已报道的填埋场堆体（580~168000个/kg）、渗滤液（420~291000个/m3）及其周边土壤（4~14200个/kg）和地下水（3000~27200个/m3）中微塑料的丰度及结构组成特征，揭示了微塑料在垃圾-土壤-地下水系统中的迁移，以及在污染土壤或空气-植物-人体之间的传输途径。针对亟待开展的垃圾填埋场微塑料全链条环境风险评估及控制研究，提出了关键的科学技术问题和管理建议。

Abstract

Microplastic pollution arising from the aging and decomposition of plastic waste poses a significant challenge to global plastic pollution control. Landfills have been the primary disposal sites for solid waste for a long time, and the considerable amount of plastic waste accumulated in landfills has emerged as a crucial source of microplastics in terrestrial ecosystems. This paper mainly reviews the development of plastic waste landfilling and its evolution in the landfilling process, analyzes the external input and internal generation process of microplastics in landfills, and summarizes the abundance and structural composition characteristics of microplastics reported in the landfill piles (580-168 000 items/kg) and leachate (420-291 000 items/m3) and the surrounding soils (4-14 200 items/kg) and groundwater (3000-27 200 items/m3). This paper further reveals the migration of microplastics within the waste-soil-groundwater system, and the exposure routes of humans to microplastics through the contaminated soil, air, and edible plants. As the risks and control measures to the entire environmental process of microplastics in landfills urgently require investigation, this paper puts forward key scientific and technical issues and management suggestions.

Contents

1 Introduction

2 Distribution and lifecycle of landfills

2.1 Development and distribution of landfills

2.2 Full lifecycle of landfills

3 Sources and evolution of plastics in landfills

3.1 Primary sources of landfill plastic waste

3.2 Fragmentation of landfilled plastic waste

4 Occurrence and distribution of microplastics in landfills

4.1 Microplastics in waste piles

4.2 Microplastics in leachates

5 Migration and impacts of microplastics in landfills

5.1 Microplastic spread to the environment

5.2 Microplastic transfer to plants

6 Perspectives

Graphical abstract

关键词

垃圾填埋场 / 塑料垃圾 / 微塑料 / 赋存分布 / 迁移转化 / 环境风险

Key words

landfills / plastic waste / microplastics / occurrence and distribution / transport and transformation / environmental risks

引用本文

引用格式 ▾
刘航, 苏宇, 成宇涛, 楼紫阳, 彭程, 汪杰, 王艳华, 汪磊, 季荣. 塑料垃圾填埋衍生的微塑料环境污染风险[J]. 化学进展, 2025, 37(1): 32-45 DOI:10.7536/PC240712
Hang Liu, Yu Su, Yutao Cheng, Ziyang Lou, Cheng Peng, Jie Wang, Yanhua Wang, Lei Wang, Rong Ji. Environmental Microplastic Pollution Risks Associated with Plastic Waste Landfilling[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(1): 32-45 DOI:10.7536/PC240712

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1 引言

塑料垃圾因管理不善而造成的全球性环境污染，是当前人类面临的重大环境问题之一[1-2]。塑料的使用量与国家（地区）的发展水平密切相关。在无政策干预下，经济发展水平越高的国家和地区，人均塑料使用量越多，废弃量也会越高。有数据显示，全球每年产生的固体废物多达20.1亿吨，其中废塑料约占12.0%（图1a）[3]。在1950−2015年间，世界各国共产生了63亿吨塑料垃圾，年均产量接近一亿吨[4]。然而，这些塑料垃圾平均仅有9.0%和12.0%分别被回收利用和焚烧处理，大部分（49亿吨）已被填埋或者直接排放到自然环境中[4]。在2020年，部分国家的废塑料回收率已超过50%，但仍有一些国家对废塑料的回收率偏低（表1）。如澳大利亚的废塑料回收率仅11.5%，明显低于一些人均GDP较低而废塑料人均产生量较高的国家的废塑料回收率，如德国和韩国已分别达到56.1%和53.7%[5]。截至2022年，全球固体废物的平均回收率依旧处于较低水平（13.5%），仅有11.1%和5.5%的固体废物被焚烧和堆肥处理，大部分（约69.6%）被露天倾倒、简易填埋或卫生填埋（图1b）[3,6]。预计到2050年，全球塑料垃圾的倾倒和填埋量将增至120亿吨[4,7]。

垃圾填埋场贮存了数量庞大的废塑料，是微塑料的重要发生场地及环境来源之一。已有数篇研究报道了填埋垃圾及其渗滤液中存在微塑料[7-8]。在填埋垃圾的长期稳定化过程中，废塑料所处的环境复杂易变。废塑料会在垃圾相互挤压下磨损，被酸性或碱性高盐渗滤液侵蚀、填埋气冲击破裂以及微生物降解，发生一系列物理化学生物变化，进而形成微塑料[8-9]。这些微塑料仍会继续在渗滤液的冲洗、浸泡、碰撞和腐蚀作用下进一步老化[10-11]。此外，有少量研究在填埋场内及其周边土壤、地下水、空气和植物中检出了微塑料[12⇓⇓-15]。因此，填埋场内微塑料向外迁移及其环境暴露风险不容忽视。

自2019年起，关于垃圾填埋场微塑料相关研究开始受到关注。截至2024年6月，Web of Science数据库收录了128篇含有“landfill + microplastics”关键词的论文，包括12篇综述。这些综述侧重介绍填埋场微塑料的检测方法、赋存丰度或去除策略，较少提及微塑料的形成过程、迁移行为和环境风险，特别是未讨论填埋场内微塑料对可食用植物的潜在污染问题。这对于充分认识填埋场内微塑料的来源和归趋，及其对动物和人的暴露风险尤为重要。

对此，本文重点概述了全球固体废物的产量和处置状况、垃圾填埋场的区域分布特点、填埋场中塑料的来源及演变，以及微塑料的赋存分布情况和环境转移风险等相关内容，旨在提高社会各界对填埋塑料垃圾衍生的微塑料环境暴露风险的关注。针对当前该领域研究的不足，本文梳理了亟待解决的问题，期望为未来的科学研究、技术研发及政策制定指出方向，进而为填埋场微塑料污染风险评估及管控提供科技支撑。

2 垃圾填埋场分布及生命周期

2.1 垃圾填埋发展及场地分布

通过简易覆土处理垃圾的填埋方式可追溯到公元前3000年~公元前1000年。由于未实施任何环境保护措施，简易填埋引发了环境卫生问题，其后逐步发展出了卫生填埋技术[16]。卫生填埋是采取防渗、铺平、压实、覆盖对固体废物进行处理和对气体、渗滤液、蝇虫等进行治理的方法。1930年，美国建造了世界上第一个采用单层压实黏土进行防渗的卫生填埋场。1982年后，简陋的压实黏土衬垫陆续升级为单层土工膜衬垫、双层土工膜衬垫、膨润土防水毯等。我国从20世纪90年代初开始采用卫生填埋技术。1991年，杭州天子岭完成了第一个采用天然黏土衬垫的卫生填埋场建设；1997年，深圳下坪建成了第一个采用高密度聚乙烯（PE）土工膜水平防渗的卫生填埋场。至今，卫生填埋已成为垃圾处理的主要方式之一。至2022年，美国的18个州已建成197个大型垃圾填埋场[17]。加利福尼亚州填埋场的数量最多（58个），佛罗里达州次之（19个）。这主要是因为加利福尼亚州是美国人口最多、经济最发达的州之一，垃圾产出量高，需要更多的大型填埋场处理垃圾[18]。同年，我国在用的生活垃圾卫生填埋场共计444个，日均处理能力达21.5万吨，年处理3043.2万吨垃圾[19]。其中，广东（32个）和新疆维吾尔自治区（31个）建设的填埋场均超过30个；黑龙江（27个）、山东（24个）、陕西（24个）、内蒙古自治区（23个）、辽宁（23个）、吉林（23个）、湖南（23个）和湖北（21个）的填埋场多于20个。在垃圾处理量方面，广东（289.8万吨）、辽宁（265.1万吨）、新疆维吾尔自治区（209.1万吨）、湖南（208.1万吨）和陕西（205.2万吨）均超过了200万吨。广东省的卫生填埋场数和垃圾处理量均居于全国首位，与该地区人口数较多、生活垃圾产出量较大、填埋场需求较高有关。其次，新疆维吾尔自治区、黑龙江和辽宁等地土地资源充裕，便于建设大型填埋场。未来，随着城市化进程的加快，卫生填埋在生活垃圾处理中的应用相较于焚烧将减少，但仍会起到对垃圾的暂存和兜底作用。特别是对突发事件（如台风）产生的超量垃圾、焚烧发电厂产生的飞灰及 其检修期间的生活垃圾，均需通过填埋方式予以 处理。

2.2 垃圾填埋场的全生命周期

一个垃圾填埋场的生命周期包括三个阶段：建设、运行和封场修复，大约能够持续使用10年到15年。建设阶段主要包括填埋场主体工程与设备、配套工程、生产管理与辅助设施、生活服务设施等的建设。在选择适宜的生活垃圾填埋场地时，需考虑当地人口聚集程度、土地资源状况、经济技术发展水平以及生活垃圾成分和性质等因素，并确保选址合理、规模适度、技术可行、设备可靠且符合可持续发展要求。我国卫生填埋场的设计和建设应当符合《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ1-2004）、《生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》和《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）等相关标准要求。填埋场主体工程包括底部衬垫系统（用于隔离渗滤液）、填埋单元（用于贮存垃圾）、排液排气系统（用于收集雨水和垃圾分解产生的渗滤液和沼气）以及顶部封盖系统（用于封闭填埋场顶部）[20-21]。对于危害性较大的垃圾，需要设置双层衬垫系统，其中主防渗层以上为渗滤液收集层，以下至基土则构成渗漏检测层。运行阶段包括填埋场日常作业管理、渗滤液处理、填埋气资源化利用等。在填埋作业中，实施分层覆盖（在每层压实废物上用土进行覆盖）与防渗处理，控制污染扩散，同时监测气体排放与渗滤液处理。封场修复阶段包括原址复绿、开挖治理、清场腾退、生态修复等，旨在消除污染源、恢复土地的利用功能。

3 填埋场内塑料的来源及演变

3.1 填埋塑料垃圾的主要来源

填埋场内的塑料垃圾主要来自日常生活、工农业生产、建筑施工等过程中废弃的各类塑料。在大多数城市垃圾填埋场中，最常见的当属塑料包装，包括PE、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）和聚乳酸等材质[22]。因为这些人造聚合物在全球生产的塑料中占比高[4]，自然是主要的填埋塑料类型。对于沿海城市，水产养殖浮标和海洋塑料垃圾是填埋塑料的主要来源[23]。在世界各地的海滩上普遍存在PS泡沫塑料块或颗粒、香烟烟蒂（含醋酸纤维）等垃圾[24-25]。据《2021年中国海洋生态环境状况公报》数据显示，在我国近海，每平方公里海面、海滩和海底平均含有4580、154816和4770个塑料垃圾（主要是塑料绳、塑料碎片和塑料袋）[26]。针对如此严峻的海洋塑料污染问题，相关部委陆续 印发了《关于印发“十四五”塑料污染治理行动方 案》[27]和《沿海城市海洋垃圾清理行动方案》[28]，明确提出要加强塑料废弃物规范回收和清运，到2025和2027年分别实现“65个海湾内岸滩垃圾得到及时有效清理，海面漂浮垃圾密度明显下降”、“65个海湾内海洋垃圾密度大幅下降，常态化达到清洁水平”等目标。随着海洋垃圾清理工作的推进，无法回收利用的废塑料将被填埋到沿海城市的填埋场，导致塑料垃圾基数增大。

污水处理厂的污泥是填埋场内微塑料的主要来源之一。许多研究已证实，生活污水中含有大量源自个人护理品和化妆品中添加的聚合物微 粒[29-30]，工业废水中也广泛存在着因各类塑料生产制造产生的合成纤维和塑料颗粒[8,31]。另外，塑料制品（如织物、清洁海绵、食品包装等）在使用过程中会出现机械磨损或化学降解等现象，产生并释放出大量微塑料[32⇓⇓⇓⇓⇓-38]。这些含有微塑料的生活污水和工业废水被排入污水处理厂，经过不同工艺处理后，超过90.0%将会汇集于污泥之中[39]，其中一部分会进行填埋处理（美国22.0%的污水处理厂污泥会被填埋[40]，我国重点流域11座城市污水厂的污泥54.0%被填埋[41]）。此外，大气中悬浮的微塑料，包括来自轮胎磨损产生的橡胶颗粒、路面或建筑外墙油漆脱落的碎片等等[13,42]，也会通过干湿沉降等途径在垃圾填埋过程中进入填埋场。

3.2 填埋塑料垃圾微细化过程

塑料垃圾被填埋后将历经漫长的变化过程。填埋垃圾的稳定化周期主要包括初始化调整、过渡、酸化、甲烷发酵和成熟五个阶段。从垃圾被置入填埋场开始，便进入初始调整阶段，易降解组分被好氧微生物降解为CO2和H2O。随着O2的消耗，垃圾分解由好氧转为兼性厌氧，有机物水解和厌氧发酵产生大量有机酸（酸化阶段），而有机酸和醇类进一步被分解为CO2和CH4等（甲烷发酵阶段）。垃圾中的易生物降解组分被完全消耗后进入成熟阶段。石油基塑料因其分子量、疏水性和化学键能高的特性虽不易被微生物利用，但野外调查证实塑料垃圾在长期稳定化进程中会被分解、碎裂成微塑料。2022年，Huang等[43]揭示了填埋垃圾堆体中微塑料丰度与填埋时间（7~31年）呈指数增长的规律，且填埋30年后，塑料垃圾中具有塑料降解功能的微生物相对丰度增加了3倍以上，这意味着长期自然驯化后生物降解是填埋塑料微细化的主要驱动力之一。此外，塑料降解会释放出小分子产物和添加剂，例如双酚A是聚碳酸酯（PC）塑料的特征残留单体和降解产物，而邻苯二甲酸酯类增塑剂会从塑料中溶出或水解[44-45]。2021年，Zhang等[44]通过分析聚合物、单体和增塑剂的浓度比值，表征了不同填埋龄塑料垃圾的降解程度，发现“双酚A/PC”和“增塑剂/微塑料”两个比值分别与垃圾填埋时间呈正相关和负相关关系，这表明PC塑料在长期填埋过程中老化降解并释放出双酚A，而增塑剂的淋溶快于微塑料的生成。因此，通过检测填埋垃圾中塑料添加剂的含量，也能推断塑料在填埋过程中发生了降解。早期被填埋的塑料垃圾距今已数十年，必然有相当部分已降解为微塑料。

填埋场环境相关条件模拟实验表明塑料老化生成微塑料。填埋垃圾所处的避光环境条件极为复杂且处于动态变化之中，垃圾堆积挤压会形成摩擦剪切力、好氧降解会释放热量等。尽管大量研究已证实机械力和热是导致塑料老化的常见因素[46]，但这两种作用如何影响填埋场中塑料向微塑料转化，目前的认知还相对较少。2023年，Huang等[47]选取上海老港填埋龄超过10年的垃圾渗滤液（经0.45 μm过滤和除氧），对避光渗滤液中PE塑料薄膜在机械搅拌（200 r/min）和高温（80 ℃）下的老化行为开展了系统性研究。该研究发现，塑料的表面结构在机械力作用下会遭受破坏，而在高温环境中会发生解聚和降解，原因在于渗滤液中溶解性有机物生成的羟基自由基促进了塑料的热解。两种因素导致更明显的表面损伤，形成孔洞、裂缝和划痕，进而加速了塑料的老化和微细化，并释放出微塑料（14.2 ± 0.5）μg/L。

值得注意的是，渗滤液中老化的塑料由于自身性能弱化，在机械力和高温的持续作用下，其损伤和解聚速率皆高于原始塑料，更易生成微塑料。在受到复杂的填埋场条件影响之前，塑料垃圾便已经历老化，被填埋后在渗滤液的侵蚀下，其老化生成微塑料的速度将会加快。比如紫外光会促进PP无纺布和薄膜在人工配制的垃圾渗滤液中降解，释放出溶解性有机物和纳米塑料[10]。此外，人为干预也可能加速填埋塑料的老化和破碎，比如广泛应用的填埋场原位曝气[48]，旨在通过高压或低压曝气以及渗滤液再循环来促进填埋垃圾的稳定化，但这些外力必然会致使微塑料在渗滤液中流动、摩擦磨损程度加剧而微细化。在这些物理生物化学作用下，海洋环境中老化的塑料垃圾被填埋后具有快速生成微塑料的潜势。那么，微塑料在沿海城市填埋场中的赋存或许高于内陆城市的填埋场。

4 填埋场内微塑料的赋存分布

4.1 垃圾堆体中的微塑料

填埋垃圾中存在大量常用石油基塑料衍生的微塑料。目前，国内已有许多学者对填埋场垃圾堆体中微塑料的丰度和粒径分布进行了调查分析，代表性研究结果如图2a, b所示。2019年，Su等[7]调查分析了上海老港垃圾填埋场中的微塑料，发现每克垃圾中含有62 ± 23个微塑料（平均粒径为1.0 mm），其中59.8%是碎片，且大多数是PE材质。2021年，Wan等[14]从广东东南部某填埋场垃圾中检测出的微塑料含量介于580~103 080个/kg。由于该处未采取有效的防渗措施，该研究还报道了垃圾下层土壤中微塑料的丰度为570~14 200个/kg，其中纤维多于薄膜和碎片，尺寸普遍在0.03~0.15 mm范围内。这些微塑料中PE、PP和PET分别占29.8%、19.4%和7.9%。同年，Zhang等[44]分析了河南某填埋场矿化垃圾中浮选出的微塑料，结果显示微塑料的丰度为25~113个/g，粒径主要分布在0.5~1.0和>1.0 mm两个区间（各占30.1%和31.5%），主要成分也是PE（21.4%~30.1%）、PP（11.8%~15.1%）和PET（9.2%~12.9%）；通过液相色谱-质谱串联技术，在浮选后的垃圾残留物中检出了PET和PC微塑料，含量分别为37.9~674 μg/g和0.07~1.0 μg/g。2022年，Li等[49]报道了四川成都（卫生）和宜宾（非卫生）两个填埋场内微塑料的丰度分别为10~144个/g和4~168个/g。其中，尺寸<0.1 mm（37.8%）和0.1~0.5 mm（34.3%）的微塑料居多，主要由PET（19.1%）、PS（18.1%）、PE（16.8%）和PP（13.4%）组成。2023年，Lin等[50]对深圳某个卫生填埋场垃圾堆体进行检测后发现，每克垃圾含有81~133个微塑料，粒径介于30~5000 μm（平均粒径1.2 ± 0.1 mm）。从这些研究结果可看出，我国不同地区填埋垃圾所含微塑料的成分接近，但数量相差了3个数量级。

填埋年限的差异会影响垃圾堆体中微塑料的赋存特征。2019年，Su等[7]发现，与原始PE微塑料相比，填埋超过20年的垃圾中PE微塑料的羰基指数从0.2增至1.3，表明垃圾填埋过程中微塑料发生了明显老化。2022年，Yu等[51]在上海填埋了7和27年的垃圾中，发现PP微塑料的羰基指数从0.16增至0.24，意味着塑料老化程度随着垃圾填埋龄的增加而增高；PE微塑料的结晶度从55.6%减至20.8%，表明塑料机械性能随着垃圾填埋龄的增加显著降低。2022年，Huang等[43]分析了上海某处填埋龄7~31年垃圾中的微塑料，发现微塑料的数量随着填埋时间延长呈指数增加（从71 ± 18增至653 ± 191个/g塑料）；PE微塑料的生成速率最高 （28个/g塑料/年），而PP和PS微塑料的生成速率相对较低（分别为15和10个/g塑料/年）。这与不同聚合物在填埋过程中的老化程度有关，PE微塑料的羰基指数增加了一个数量级（从0.2增至2.6），而PP和PS微塑料的羰基指数增值明显较低（从0.1分别增至1.0和0.4）。根据垃圾堆体中微塑料的生成速率，估算出每吨塑料垃圾填埋50年后可能产生约171亿个微塑料。2023年，Lou等[52]通过热裂解-气相色谱-质谱联用技术，检测了浙江某填埋场南北区的垃圾样品，发现南区与北区相比垃圾中微塑料的平均粒径略小（1.5 vs 2.0 mm），但含量更高（7.6 vs 5.5 g/kg）且纤维较多（28.4% vs 11.0%）。这可能是因为南区垃圾填埋时间（12~16年）长于北区（5~12年），织物纤维历经较长时间的老化生成更多的微塑料。2023年，Sholokhova等[53]对立陶宛考纳斯县的Lapės填埋场垃圾中微塑料的含量进行了调查，同样发现其含量随着垃圾填埋年限和深度的增加而增高（3~55个/g或1.7~52.8 g/kg）。这些研究结果表明填埋时长是制约塑料垃圾生成微塑料的关键因素，也预示着填埋龄越久的垃圾堆体中可能积累了更多的微塑料。

4.2 垃圾渗滤液中的微塑料

填埋场垃圾渗滤液中普遍含有微塑料。目前，国际上已有许多研究者调查分析了垃圾渗滤液中微塑料的丰度和粒径分布，代表性研究结果如图2c, d所示。2018年，Praagh等[54-55]采集了冰岛、挪威和芬兰三个国家垃圾填埋场的渗滤液样品，从中检出了50~5000 μm的微塑料，平均丰度为4个/L，成分以PE、PVC、PA和聚氨酯为主。2019年，He等[22]分别从上海、无锡、苏州和常州4个在用和上海2个封闭的填埋场，采集了12个垃圾渗滤液样品，并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了微塑料。结果显示，渗滤液微塑料平均丰度为0~24个/L，半数以上是碎片状（占58.6%），主要集中在100~1000 μm（占74.9%）。这些微塑料包括17种聚合物，以PE和PP为主（占69.9%），这可能与PE和PP塑料的生产和使用量较高有关。与填埋堆体内的微塑料相比，渗滤液微塑料的粒径较小，表明这些微塑料更容易从垃圾中渗出。2020年，Xu等[56]利用定制的采样器，从上海某填埋场渗滤液中采集并分析了20~100 μm的微塑料，发现以PP（40.0%）、PA（36.0%）和人造纤维（18.0%）材质的微塑料为主，丰度为291 ± 91个/L。这一数值远高于Su等[7]报道的上海某填埋场渗滤液中微塑料（70~3670 μm）的数量浓度（4~13个/L）。2022年，Mohammadi等[57]对伊朗布什尔港填埋场渗滤液中的微塑料（1000~5000 μm）进行了分析，发现其丰度存在季节性波动（63~92个/L），夏季最高，而冬季最低；纤维和碎片较多（分别占44.4%和39.2%），大多数（80.0%）是PA微塑料。2023年，Trihadiningrum等[58]报道了印度尼西亚Mojokerto市Randegan填埋场渗滤液中100~5000 μm微塑料的赋存情况：平均丰度为9个/L，纤维（64.4%）最多，碎片（28.9%）和薄膜（6.7%）次之；粒径主要分布在350~1000 μm（64.4%），其次在100~350 μm（31.1%）和1000~5000 μm（4.4%）范围内。2024年，Chamanee等[59]检测了斯里兰卡露天填埋场渗滤液中的微塑料（1000~5000 μm），发现平均丰度为3 ± 2个/L，超过1/2的颗粒粒径在1000~2000 μm之间，PE最多（54.7%），其次是PP（13.3%）和PS（11.6%）。上述不同国家和地区填埋垃圾渗滤液中存在不同数量的大粒级（100~5000 μm）微塑料，但小粒级（<100 μm）微塑料的赋存信息较为匮乏。有研究发现渗滤液经过曝气和沉淀处理后仍有<100 μm微塑料残留（2个/L），意味着这些处理工艺无法完全去除渗滤液中的小粒级微塑料[58]。那么，探明小粒级微塑料在垃圾渗滤液中的含量对于预测其环境污染风险极为重要。

垃圾渗滤液中通常含有高浓度的抗生素类新污染物和重金属，这些共存污染物会改变微塑料的赋存特征。2019年，Wang等[60]在贵阳、苏州和杭州三个填埋场的渗滤液样品中，检出了多种抗生素（四环素类、磺胺类、氟喹诺酮类、大环内酯类及β-内酰胺类）和金属元素（铜、锌、铬、镉、铅、锰、镍、锑和钴），总浓度分别达到4.0~4.5 μg/L和9.2~10.8 mg/L。2021年，He等[61]分析了意大利四个填埋场的渗滤液样品，检出了浓度更高的磺胺嘧啶（2.1~22.1 μg/L）、磺胺甲 唑（8.0~95.8 μg/L）、磺胺二甲嘧啶（3.9~8.5 μg/L）、环丙沙星（0~434.7 μg/L）、恩诺沙星（0~9.1 μg/L）和红霉素（8.5~252.8 μg/L）。根据大量有关微塑料对有机物或重金属吸附行为的研究结果[62-63]，垃圾渗滤液中的微塑料势必会通过多种机制（如疏水作用、氢键、π-π作用、静电作用和孔隙填充等）与共存污染物相互作用形成复合污染。但垃圾渗滤液中的微塑料究竟含有哪些外源性污染物，以及各类污染物的浓度和分配情况目前仍不明晰。由于渗滤液水质波动性大，微塑料吸附污染物会受到多种因素的影响，包括微塑料结构性质（如颗粒粒径[64]、老化程度[65]、结晶度[66]、表面官能团[67]等）、有机污染物的亲疏水性和带电情况[68]，以及环境因素（pH值、温度、天然有机质和离子强度[69]等）均会不同程度地影响微塑料与其他污染物的界面行为。

5 填埋场微塑料的迁移及影响

5.1 填埋场微塑料向环境扩散

垃圾填埋场中的微塑料会向周边土壤、水体和空气蔓延扩散，进而引发面源污染。按照标准技术规范建设运行的卫生填埋场，应能有效防控填埋场内微塑料对环境的污染。然而，在全球范围内仍存在露天垃圾场，由于缺少底部防渗和顶部覆盖措施，堆场内的微塑料难免会在风力、降水等作用下向周围环境扩散。部分老旧卫生填埋场库容趋于饱和，垃圾量过多、堆体不稳定，填埋作业难度大。特别是在垃圾填埋场超出使用年限或者达到设定库容之后，若运营管理失范，极有可能导致填埋场土壤中微塑料及其载带污染物向外泄漏。已有数项研究证实垃圾填埋场内土壤中存在微塑料。2022年，Fernandes等[70]对巴西圣安德烈某填埋场开展研究，发现该填埋场表层20 cm土壤中微塑料丰度高达1790~2393个/kg。2023年，Ghorbaninejad Fard Shirazi等[71]研究发现伊朗德黑兰南部Kahrizak填埋场土壤中微塑料的丰度在225 ± 138和863 ± 681个/kg之间，其中90.0%是PE、PP和PS微塑料，42.8%的粒径介于100~500 μm。2024年，Guo等[72]对杭州某垃圾填埋场的表层土壤微塑料进行检测后发现，微塑料丰度随着土壤深度的增加从4增至12个/kg，特别是检出了粒径<10 μm的微塑料（占65.6%）。这些填埋场土壤中的微塑料可能扩散到周围土壤。2023年，Kim等[15]研究发现韩国2个填埋场周边土壤中存在微塑料，平均丰度分别为73和98个/kg，主要形状是碎片、纤维和薄膜，成分主要是PP和PE（分别占62.5%和65.3%）。此外，从垃圾中进入土壤的微塑料不可避免地会与共存污染物发生相互作用，可能改变污染物的分配和迁移行为。Chen等[73]的研究发现，在土壤中添加PE、聚丙烯腈和PET微塑料（0.5 wt%）之后，土壤团聚体减少且稳定性降低，其对疏水性有机物菲的吸附增加，但对重金属Pb的吸附减少，这意味着微塑料会抑制菲而促进Pb在土壤中的迁移。Thorsten等[74]分析了食品添加剂山梨酸在PE微塑料和土壤之间的分配系数，发现其在微塑料上的分配系数小于在土壤上的分配系数；当土壤中PE微塑料的添加量达到10 wt%时，土壤整体对山梨酸的吸附会降低。这表明微塑料可能通过降低土壤的吸附容量而增强污染物的迁移能力。值得注意的是，填埋场中的微塑料具有老化特征，而老化会通过增强微塑料自身的迁移及其对污染物吸附而促进污染物的迁移。Liu等[75]的研究指出，PS纳米塑料经过紫外光或臭氧老化处理后在多孔介质中的运移性更高，且对非极性污染物芘和极性污染物4-壬基苯酚的吸附不可逆性增强，进一步促进了污染物迁移。因此，当填埋场微塑料向环境扩散时，必然会携带其他污染物共同扩散，其环境风险也可能加大。

在垃圾转运、填埋作业过程中，待填埋或已开挖的垃圾会直接暴露在空气中，其中的微塑料会在风力作用下长距离迁移。2024年，Kannankai等[13]报道了东北季风将印度某垃圾填埋场内的微塑料带到了城市，是城市空气中微塑料的主要来源，这为微塑料从垃圾填埋场向大气传输的假设提供了观测数据。而城市空气中悬浮的微塑料可被吸入人体，积累在肺部和呼吸道，引发呼吸系统相关的健康问题[76]。微塑料还可能破坏人体免疫力（导致免疫反应异常或降低免疫效能）[77]，并可能对人体神经系统、消化系统和生殖系统健康产生危害[78]。人类长期暴露于微塑料可能增加患心血管病、糖尿病等慢性病和癌症的风险[79]。

除了在填埋垃圾-土壤之间迁移，非卫生填埋场/堆场（特别是2005年前建设的露天场地）中的微塑料还会随垃圾渗滤液污染地下水。2021年，Manikanda等[80]在印度某露天垃圾场的地下水中检出了PP、PS等微塑料，丰度为3~23个/L。2022年，Wan等[14]报道了华南某个不规范填埋场渗滤液和地下水中微塑料的丰度分别为3~25和11~17个/L。这两种介质中微塑料的污染水平接近，表明填埋场地下水中的微塑料主要来自垃圾渗滤液。该处渗滤液和地下水中约85.0%的微塑料粒径在20~150 μm范围内，小于填埋垃圾及其下层土壤中微塑料的粒径。这一结果表明小粒径微塑料更易迁移到渗滤液和地下水中，而大粒径微塑料则会滞留在垃圾和土壤中。2023年，Priya等[81]从印度Kollam填埋场地下水中检出了微塑料，丰度约在4~27个/L之间（平均值12个/L），纤维和薄片各占48.0%和22.0%。这些研究报道的填埋场地下水微塑料丰度相当。但是这些微塑料如何进入地下水并不清楚，可能是发生泄露或地下水浸入而被污染。此外，连续降雨也会导致垃圾填埋场微塑料外溢到地表水。据Nurhasanah等[82]估算，印度尼西亚加卢加的露天垃圾场每天排放到河水中微塑料可达80 640 ± 605个。除了空气、渗滤液和降水等流体介导的传播，填埋场内的微塑料也会被土壤动物“搬运”转移。例如，蚯蚓的摄食、排泄行为及其对土壤的扰动会使微塑料在土壤中发生迁移[83-84]；而跳虫和螨虫等会磨蚀或咀嚼土壤，进而促使土壤微塑料在水平和垂直方向上迁移[85]。不能忽视的是，土壤动物摄入微塑料可能会对其健康造成负面影响。例如，微塑料对蚯蚓暴露会产生生长抑制、肠道损伤、死亡率增加、免疫反应、繁殖受损及肠道微生物活性改变等效应[86]。从垃圾填埋场释放出的微塑料还可能对水生生物产生毒性[87-88]。

5.2 填埋场微塑料向植物传输

垃圾填埋场微塑料扩散到周边环境后会污染可食用植物。当填埋作业至设计标高或不再受纳垃圾而停止使用时，需进行封场处理以防控污染物向外迁移。封场后还会种植观赏植物、果树等进行生态修复。但在此之前，填埋场内的微塑料通过干湿沉降污染植物的途径未被阻断。Loppi等[89]研究发现意大利某填埋场附近地衣中微塑料的丰度最高（79个/g），而在距离填埋场200和1500 m处地衣中微塑料的污染水平分别降至13和7个/g。在卫生填埋场的异位治理过程中，对陈腐垃圾开挖、筛分难免会产生扬尘，导致残留微塑料扩散而污染植被。陈腐垃圾筛分得到的腐殖土会被用作有机肥回填土壤[90]，这为残存微塑料在土壤-植物系统中传输提供了可能。尽管目前缺乏填埋场来源的微塑料被植物吸收的直接证据，但陆续有研究报道了微塑料可通过根系或叶片进入植物组织。Yin等[91]在洞庭湖以东的湿地沉积物和芦苇中检出了微塑料，丰度分别为511 ± 295个/kg 和0~14个/株，表明芦苇会吸收沉积物中的微塑料。Li等[92]发现亚微米和微米级PS塑料可进入小麦和莴苣组织内，特别在蒸腾拉力作用下，微塑料可通过导管传输至可食用部位。Zhang等[93]提出根尖和主根-侧根连接处的间隙是PS微塑料进入草莓根部的关键位置，但不同粒径微塑料的根吸收途径存在差异：100和200 nm塑料更容易从根尖传输至叶柄，而2 μm塑料主要通过主根-侧根连接处的间隙进入植株体内。通过对生菜叶面喷洒微塑料后，Wang等[12]观察到微塑料会积累在生菜叶片中，认为气孔吸收可能是微塑料进入叶片的主要途径。通过扫描电子显微镜结合X射线能谱表征，Conti等[94]调查分析了意大利当地售卖的多种蔬菜和水果，发现菜叶和果实中均含有微塑料（1.5~2.5 μm），但受污染程度不同，可能与种植区微塑料的污染水平及不同物种对微塑料的吸收能力有关。已有大量研究表明微塑料暴露会对多种植物（芦苇、洋葱、水稻、莴苣、大葱、蚕豆、水芹、黄瓜、玉米、小麦和黑麦草等）产生危害，主要表现为影响植物生长和光合作用，并会引起遗传毒性和氧化损伤[84]。微塑料在种皮累积会限制种子萌发和根系生长，且微塑料的添加剂会通过抑制淀粉酶活性和诱导氧化应激而影响种子萌发[95]。鉴于微塑料具有生物毒性，当人体摄入了被污染的蔬菜和作物等可食用植物，微塑料可能在肠道中积累引发肠道炎症等疾病[96]，而小尺寸微塑料能跨越肠道上皮屏障转运到其他组织器官，造成异位损伤[97]。

6 结论与展望

综上所述，现阶段国内外学者在垃圾填埋场微塑料的来源、分布和迁移转化等方面进行了初探。与水和土壤环境微塑料的研究进展相比，垃圾填埋场微塑料的相关研究起步较晚，对于各类垃圾及其渗滤液中微塑料的形成转化过程及环境健康风险仍未厘清，未来亟须开展更深层次的研究，重点解决以下科技及管理问题：

（1）填埋场内微塑料赋存特征不清，应建立新方法和分析标准

因缺乏对垃圾填埋堆体及其渗滤液中微塑料的检测标准，以往研究采用不同的分离分析策略[98]。微塑料的尺寸分布极为宽泛（≤5 mm），在填埋垃圾和渗滤液微塑料样品的采集、提取和分析过程中，筛网的选择、样品前处理回收率以及检测技术的分辨率和灵敏度，均会左右微塑料的丰度和尺寸分布结果[8]。垃圾及其渗滤液的成分十分复杂，虽然消解步骤可减少复杂基质对微塑料分离和识别的干扰，但该方式可能会破坏微塑料的真实赋存形态，而无法获知微塑料上其他污染物的结构组成。此外，不同研究对垃圾填埋场微塑料含量的报道方式存在差别，多数研究采用光谱技术对微塑料进行定性识别，所报道的是数量浓度，仅有少数研究运用质谱技术分析了微塑料的质量浓度。这不利于同类研究之间的比较，阻碍了对微塑料区域时空分布的认知。因此，建立填埋堆体和渗滤液微塑料检测相关标准，揭示填埋场内微塑料的真实赋存分布特征，乃首要任务。

（2）填埋场内微塑料形成机制不明，应加深堆体老化过程研究

微塑料是塑料垃圾填埋矿化的过渡形态，对填埋塑料的降解过程及影响因素进行系统研究，是明晰填埋场微塑料的内在来源、赋存特征和形成机制的关键，也是评估和控制微塑料环境转移风险的必要前提。在填埋场/堆场的长时间稳定化过程中，其堆体特征随环境条件变化，而针对堆体内塑料向微塑料转化的研究甚少。如何综合考虑填埋场堆体本身的复杂体系，从生物反应器角度入手，开展塑料垃圾与其他有机垃圾的协同作用，探究塑料微细化过程与传统垃圾填埋场稳定化规律的关系，是了解填埋场塑料微细化的关键所在。故而需在甄别填埋场不同稳定时期特征基础上，结合填埋场的属地特征，探究垃圾与塑料之间的关系，以厘清填埋场内部特殊暗环境条件堆体内和渗滤液中塑料的微细化过程及机制；结合填埋场开挖体系研究，考察填埋堆体微塑料的累积及其环境风险研究，提出相应的管控方法和策略。

（3）填埋场微塑料环境转移风险未知，应强化区域传输模型构建

微塑料在环境中的持久性强，且小粒级颗粒具有长距离传输的能力。填埋场微塑料在垃圾-土壤-地下水系统中存在迁移风险，但其多介质传输行为及驱动因素尚未明晰。以往研究借助野外调查手段，基于堆体、渗滤液及土壤、地下水中微塑料丰度和成分的关联性，推断出微塑料具有垂直下渗或水平扩散的潜势，仍缺乏微塑料从堆体或渗滤液向环境介质迁移的原位观测证据。垃圾填埋场内的生物地球化学作用十分复杂，垃圾填埋过程中渗滤液下渗、填埋气扩散、堆体温度和机械压力变化以及微生物作用，均可能通过改变微塑料的表面性质和迁移驱动力影响微塑料在不同介质中的迁移行为。微塑料还可能作为重金属、有机物等其他污染物的载体进行同步运移。因此，亟需对填埋场及周边环境微塑料进行监测，收集堆体、渗滤液、土壤、地下水等介质中微塑料含量和分布的大数据；结合室内模拟实验，考察填埋场环境相关因素对微塑料在垃圾-土壤-地下水系统中传输的影响规律；构建垃圾填埋场不同作用力和水文地质条件下多介质、多界面、多过程耦合的微塑料高精度运移数值模型，实现对区域微塑料污染的动态表征和预测。此外，目前缺乏对填埋场周边可食用植物微塑料污染状况的调查研究，这对于评估填埋场微塑料对人体的暴露风险十分重要。

（4）填埋场微塑料环境外溢难以治理，应加快环境修复技术研发

填埋场中的微塑料会随着垃圾内含水和降水汇入渗滤液，针对渗滤液微塑料进行有效治理是从源头防控其环境污染风险的关键。垃圾渗滤液可生化性极差，需先通过前处理，再经生物处理-高级氧化-生物处理、生物处理-膜过滤（微滤、超滤、纳滤或反渗透）、两级反渗透过滤、蒸发浓缩-离子交换等组合工艺进行深度处理[55]，但并不能完全去除微塑料。膜过滤技术可截留尺寸大于膜孔径的微塑料；高级氧化技术可加速微塑料的降解直至矿 化[99-100]。但这两种技术并不能快速清除微塑料，且仅适用于垃圾渗滤液的集中处理。在实际运行过程中，垃圾填埋场可能会遭遇渗滤液泄露的问题。例如，压实不当会增加废物覆土层的透水性，持续降雨会产生更多的渗滤液，以及收集系统老化破损等情况都可能导致泄露事故的发生。老旧填埋场或垃圾倾倒场开挖修复期间也存在微塑料泄漏风险。未处理的垃圾渗滤液一旦进入环境，治理难度将变得更为棘手，亟需研发经济高效的原位或异位修复技术来解决这一难题，比如构建人工湿地，利用植物吸收和微生物降解来清除微塑料[55]。

（5）填埋场微塑料治理根在塑料减量，应综合施策强化法规监管

填埋场内微塑料主要来自塑料垃圾，减少塑料垃圾进入填埋场的数量是削减微塑料生成及环境污染的根本措施。卫生填埋是不可或缺的垃圾处理方式，但填埋场的库容（使用时间）有限。相较易腐垃圾，石油基塑料难降解、稳定周期长，也更占库存。对塑料垃圾进行分类处理，可有效减少废塑料填埋量和微塑料产生量，并延长填埋场的生命周期。‌尽管我国垃圾分类工作自2017年全面启动以来取得了显著成效，但尚未建立全国性的垃圾分类法律法规，特别是缺乏针对塑料垃圾的管理办法，建议加快完善相关政策和法律法规，使塑料垃圾管理有法可依，以约束对塑料垃圾的填埋处理。在填埋塑料垃圾减量化方面，应鼓励和支持塑料生产企业研发新材料，增强塑料的性能，延长使用寿命而延缓废弃；或提高塑料的可解聚或降解性，利于塑料垃圾的循环利用，及其填埋后的稳定化。此外，根据生态环境部公布的《环境监管重点单位名录管理办法》，应将日处理能力500吨以上的生活垃圾填埋场的运营、管理单位列为地下水污染防治重点排污单位，将生活垃圾填埋场（含已封场的）的运营维护单位列为环境风险重点管控单位，明确其依法履行自行监测、防治环境污染、防范环境风险等义务，以及各级生态环境主管部门对其加强监督管理的职责。

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