微塑料在海洋中的分布特征及對(duì)生物的影響

張靄琦

（太原五中 山西太原 030012）

引言

微塑料的概念首次在2004年被提出：直徑小于5毫米的塑料纖維、顆粒或者薄膜，主要由大型塑料制品在物理降解，光降解和生物降解的作用下未完全降解而產(chǎn)生。環(huán)境中主要存(PE)、(PP)、(PVC)、(PS)、(PEst)和(PET)等微塑料；（屈沙沙等，2017）[9]多為對(duì)生物體有害的聚合物；在形狀上可分為微纖維、塑料粒料、薄膜、塑料顆粒、泡沫塑料等(王昆等，2017)[1]。微塑料在世界多地甚至南極洲都有發(fā)現(xiàn)，可對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生各種影響，可通過(guò)生物圈的傳遞和富集效應(yīng)，對(duì)人類產(chǎn)生潛在危害。由于微塑料分布范圍廣且粒徑極小，目前仍未實(shí)現(xiàn)對(duì)微塑料的高效收集與處理。為進(jìn)一步探尋微塑料問(wèn)題的解決方案，本文以文獻(xiàn)調(diào)研的方式總結(jié)了海洋中微塑料的分布特征及其原因，并對(duì)海洋中微塑料的生物影響及其遷移進(jìn)行了探討。

1 在海洋中微塑料的分布范圍與密度

海洋表面是微塑料分布最廣的地方，其中北大西洋和太平洋為微塑料聚集地。微塑料輕、小，它的分布易受季風(fēng)與洋流影響，它的五大聚集區(qū)和五大洋流分布處幾乎等同。在特殊地理構(gòu)造影響下，漩渦中心微塑料密度最大，漩渦邊緣次之（cozar等，2015）[10]。

圖1 世界海洋表面微塑料分布圖(g·km-2)

在近岸海域，微塑料高于其在深海中的沉積，與人類活動(dòng)頻率有關(guān)[3]。未經(jīng)處理直接排放的污水、廢棄漂浮娛樂(lè)設(shè)施的不完全降解等等都是導(dǎo)致近海微塑料堆積的原因。

二十一世紀(jì)初，北大西洋渦旋區(qū)微塑料數(shù)量大幅增加，同時(shí)西北大西洋和加勒比海岸地區(qū)，海水中微塑料的含量并沒(méi)有顯著變化，塑料排放量與表面微塑料含量不成比例，可以推測(cè)海底沉積是微塑料主要的“匯集區(qū)”（Woodall等2014年）。[4]

2 海洋中微塑料對(duì)生物的影響

微塑料影響生物的生殖：增加了部分生物產(chǎn)卵的載體，如海龜(Halobates sericeus)的產(chǎn)卵密度和微塑料密度成正相關(guān)；對(duì)某些生物的幼魚(yú)表現(xiàn)出明顯打擊，如海膽。[5]淺海地區(qū)微塑料的大小、濃度均與微生物相近，可導(dǎo)致魚(yú)類的錯(cuò)誤捕食。沉積的微塑料也直接威脅著海底生物生存，如深海海參會(huì)對(duì)微塑料直接攝食等。

zettler等利用基因測(cè)序等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了北大西洋中微塑料上附著有多種類型的生物。一定程度上，微塑料輔助了藻類生物與微生物的生物入侵行為。由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難以在海洋自然環(huán)境中降解，微塑料將作為微生物在海域中移動(dòng)的載體，對(duì)微生物進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)輸。

微塑料會(huì)改變海洋微環(huán)境從而間接影響到海洋生物個(gè)體。微塑料與微生物組成的海面漂浮物改變淺海對(duì)光的折射率與透色率，影響淺海植物的光合作用效率；海洋微塑料沉積物會(huì)增大海底顆粒的直徑與沉積物的滲透性，使海洋底部的散熱系數(shù)降低、海洋中下部的溫度升高，影響生物體內(nèi)由酶作催化劑的化學(xué)反應(yīng)。此外，微塑料會(huì)吸附其他有害物質(zhì)形成結(jié)合體，對(duì)生物進(jìn)行直接入侵，產(chǎn)生復(fù)合毒性效應(yīng)（相關(guān)研究見(jiàn)下表）。

表1 微塑料的生物毒性影響

3 海洋中微塑料的遷移

海洋中的微塑料主要通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行遷移：

（1）通過(guò)浮游生物的攜帶，由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)遷移、富集。目前已發(fā)現(xiàn)了貽貝與螃蟹、橈足類與糠蝦、魚(yú)類與海鰲蝦等生物之間的遷移，并最終影響人類。

（2）微生物及藻類植物微塑料的附著使微塑料密度增大，下降至海底成為沉積物。近年的研究發(fā)現(xiàn)，由活的有機(jī)體與死亡生物所組成的黏液團(tuán)分布數(shù)量明顯增多，并逐漸向海底下沉。

（3）由于微塑料濃度與微生物形態(tài)相似，可被部分淺水魚(yú)類誤食，從而在魚(yú)類體內(nèi)殘留、通過(guò)排泄物沉積在海底或經(jīng)由食物鏈進(jìn)入更高等的生物體體內(nèi)。

（4）海洋中某些遷移性生物幼體時(shí)生活在淺水區(qū)域，而在幼體向成體成長(zhǎng)時(shí)向海底進(jìn)行遷移，還有垂直捕食的鯨類等，均是成微塑料遷移的重要生物載體。

圖2 微塑料在海水中的遷移

4 微塑料的治理現(xiàn)狀

微塑料分布廣泛，數(shù)目巨大而體積極小，具有生物富集效應(yīng)，其影響的長(zhǎng)期性、積累性和治理的困難性，對(duì)環(huán)境和人類造成了重大危害。因此，排放后進(jìn)行補(bǔ)救處理的方法是不可行的。目前，海洋中微塑料的污染危害層度和重視程度并不相符：國(guó)際法中仍沒(méi)有明確的規(guī)定，如何處理非管轄海域中的微塑料。

幾個(gè)全球多邊環(huán)境協(xié)議正在致力于保護(hù)海洋環(huán)境，減少海洋垃圾的排放：《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》規(guī)定了各國(guó)保護(hù)和維護(hù)海洋環(huán)境的一般義務(wù)，但缺少對(duì)海洋垃圾排放的具體約束；《倫敦公約》力圖通過(guò)規(guī)定排放垃圾的種類而減少微塑料的產(chǎn)生。

國(guó)際公約的約束效力有限，需要各個(gè)國(guó)家積極行動(dòng)起來(lái)，發(fā)揮政府的引導(dǎo)作用，如，我國(guó)《水污染治理法》中規(guī)定按排放數(shù)量進(jìn)行階梯式征收費(fèi)用、美國(guó)2006年通過(guò)了《海洋垃圾研究、預(yù)防和減少法案》(MDRPRA)，建立了機(jī)構(gòu)間協(xié)調(diào)委員會(huì)(IMDCC)，實(shí)施了海洋垃圾計(jì)劃(MDP)和海洋垃圾監(jiān)測(cè)計(jì)劃(NMDMP)。

自發(fā)組織起來(lái)的民間力量也是不可忽視的，如，幽靈網(wǎng)澳大利亞(GhostNets Australia，GNA)與來(lái)自澳大利亞北部的土著社區(qū)聯(lián)盟合作清除漁具。

目前，我國(guó)對(duì)微塑料污染的管控仍和世界其他大國(guó)有差距，其主要問(wèn)題在于監(jiān)測(cè)與管理限于近海，而對(duì)海洋中大尺度海域微塑料的管理不足；監(jiān)測(cè)目標(biāo)單一，鮮有從整個(gè)生物圈生態(tài)作用機(jī)制入手進(jìn)行調(diào)查；監(jiān)測(cè)方法單一，結(jié)論數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和危害。

圖3 1950年來(lái)全球碳排放量、塑料生產(chǎn)量及相關(guān)國(guó)際政策的干預(yù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)

結(jié)語(yǔ)

目前在環(huán)保領(lǐng)域，對(duì)于海洋微塑料的研究仍處于初步發(fā)展的階段，而微塑料的危害性卻要求更嚴(yán)格的管理和更恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒ā；谀壳暗奈廴粳F(xiàn)狀和治理水平，本文提出以下建議：

（1）科技治理：目前為止沒(méi)有可靠的方法可大量分離或鑒定微塑料，需發(fā)明出高效的采樣與分離機(jī)器。規(guī)范統(tǒng)一的采樣與分析方法，改進(jìn)單一的分析手段，對(duì)微塑料的危害方面進(jìn)行合理評(píng)估，從多個(gè)角度監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)，得出更立體的結(jié)論。

（2）人倫道德監(jiān)管：在處理微塑料污染的科技仍不發(fā)達(dá)的背景下，利用人倫道德的約束從抑制微塑料的排放是目前較好的選擇。國(guó)家需加強(qiáng)法規(guī)的制定和監(jiān)管力度，在源頭上減少塑料向海洋的輸出；實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)制度，鼓勵(lì)人民自發(fā)的組織成團(tuán)體進(jìn)行海洋保護(hù)，并加大宣傳力度。