水環(huán)境中的微塑料及其生態(tài)效應(yīng)

陳彪，汪羚，李達(dá)，胡小麗，薛春葉，高坤，鄧祥元

江蘇科技大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，鎮(zhèn)江 212018

塑料是以從煤、石油、天然氣中提取的單體為原料，通過(guò)加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物，具有重量輕、強(qiáng)度高、堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉及絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)[1]，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑應(yīng)用、包裝以及日常生活等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。塑料制品的大量生產(chǎn)和使用在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)，其所引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題也逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。早在20世紀(jì)70年代就有報(bào)道發(fā)現(xiàn)了海洋環(huán)境中的塑料垃圾，但隨著塑料制品的規(guī)模化生產(chǎn)，以及旅游業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)垃圾的產(chǎn)生，塑料垃圾對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，未能回收利用的垃圾將會(huì)直接進(jìn)入環(huán)境。2014年，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，全球海洋上漂浮的塑料顆粒已達(dá)5.25萬(wàn)億個(gè)，其重量能達(dá)約27萬(wàn)t[2]。據(jù)估計(jì)，到2050年，全球塑料生產(chǎn)可能會(huì)增加330億t[3]。因此可以預(yù)測(cè)在不遠(yuǎn)的未來(lái)塑料對(duì)水環(huán)境的污染問(wèn)題將成為全世界共同面對(duì)的課題之一。

經(jīng)過(guò)各種途徑進(jìn)入水環(huán)境的塑料垃圾可在外界條件(如機(jī)械作用、生物降解、光降解、光氧化降解等)作用下被分解形成塑料微粒(Microplastics, MPs)，一般來(lái)說(shuō)當(dāng)塑料微粒的粒徑小于5 mm時(shí)即可被稱為微塑料，當(dāng)然其粒徑尺寸可進(jìn)一步達(dá)到微米級(jí)別甚至納米級(jí)別。微塑料可分為初生微塑料和次生微塑料，初生微塑料是指塑料顆粒工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品，如牙膏、面部清潔劑、化妝品、樹脂球、藥物載體等所產(chǎn)生的微塑球或微塑珠[4-6]；次生微塑料是指塑料垃圾在物理、化學(xué)和生物過(guò)程的作用所形成的塑料顆粒[7]。微塑料具有較小的尺寸，較大的表面積且具有疏水性等特征，微塑料可以吸附有毒有害的有機(jī)污染物；此外，微塑料容易被水生生物誤食，并有可能隨著食物鏈與食物網(wǎng)向更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物傳遞[8-9]，或者成為有毒化學(xué)物質(zhì)的載體，影響水生生物的生長(zhǎng)繁殖，從而威脅水生生態(tài)系統(tǒng)。

水環(huán)境是指自然界中水的形成、分布和轉(zhuǎn)化所處的空間環(huán)境，是一個(gè)統(tǒng)一的整體，由地表水環(huán)境與地下水環(huán)境組成，包括河流、湖泊、水庫(kù)、海洋、沼澤、冰川、泉水、淺層和深層地下水等[10-11]。目前的微塑料污染調(diào)查主要集中在海洋環(huán)境[12-13]，相對(duì)于海洋環(huán)境，其他水環(huán)境中的微塑料污染數(shù)據(jù)比較匱乏[14-15]。本文旨在綜述水環(huán)境中微塑料的來(lái)源和分布、遷移和轉(zhuǎn)化、及其對(duì)水環(huán)境的影響等，以期為微塑料在水環(huán)境中的生態(tài)效應(yīng)以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究提供參考數(shù)據(jù)。

1 水環(huán)境中微塑料的來(lái)源與分布(Source and distribution of microplastics in water environment)

1.1 陸源輸入是微塑料的主要來(lái)源

據(jù)估計(jì)，80%的海洋污染物來(lái)源于陸地[16]，且人口集聚地或工業(yè)化地區(qū)是主要的污染源，污水的大量排放及垃圾場(chǎng)滲濾液是微塑料的主要來(lái)源之一。例如工業(yè)原材料在運(yùn)輸過(guò)程的意外泄露、工業(yè)原料的處理、日常生活用品的使用、塑料袋的隨意丟棄、污水的排放等最終都有可能進(jìn)入水環(huán)境[17-18]。Geyer等[19]估計(jì)，截至2015年全球已產(chǎn)生大約63億t塑料廢棄物，其中僅有9%的塑料被回收利用，12%的塑料垃圾被焚燒，剩下79%的廢棄物在填埋場(chǎng)處理或在自然環(huán)境中被丟棄。此外，Browne等[20]研究發(fā)現(xiàn)，每次清洗衣物可產(chǎn)生1 900多個(gè)纖維進(jìn)入廢水，單位體積的廢水中纖維顆粒數(shù)量多達(dá)100個(gè)；Cheung等[21]認(rèn)為日常使用的面部清潔劑每年向環(huán)境釋放的塑料微粒多達(dá)209.7萬(wàn)億個(gè)(約306.9 t)；Lee等[22]研究發(fā)現(xiàn)大部分海灘塑料碎片及漂浮物來(lái)源陸地某些娛樂(lè)場(chǎng)所；Redford等[23]研究發(fā)現(xiàn)大量的塑料碎片來(lái)源于原材料在處理和其他過(guò)程中意外泄露后進(jìn)入水環(huán)境；Zhao等[24]調(diào)查發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)江口及其附近海域地區(qū)水面存在不同豐度的微塑料。這些陸源塑料碎片和顆粒能通過(guò)河流、排污、降雨等方式進(jìn)入水環(huán)境，最終降解成為微塑料。

1.2 水上作業(yè)是微塑料的直接來(lái)源

水上作業(yè)主要是一些特定的水上活動(dòng)，包括油氣開發(fā)、海上傾廢、漁業(yè)、水上貨運(yùn)和水上娛樂(lè)活動(dòng)等。隨著水產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的漁民使用塑料捕魚用具(包括繩索、漁網(wǎng)、釣具等)，在漁民捕魚的同時(shí)，會(huì)將破損廢舊漁網(wǎng)丟入水中。據(jù)最近報(bào)告，2015年海洋捕撈漁業(yè)總量達(dá)到最高8 230萬(wàn)t，期間至少64萬(wàn)t被丟棄的漁具流入海洋，占海洋廢棄物總數(shù)的10%。一項(xiàng)關(guān)于石油開采的研究表明，在伊朗最重要的石油出口樞紐哈爾克島發(fā)現(xiàn)了大量微塑料的存在[27]。

隨著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，旅游成為人們普遍追求的生活方式之一。旅游業(yè)的發(fā)展能為當(dāng)?shù)馗餍袠I(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)收入，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；然而旅游業(yè)在帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，旅游業(yè)的副產(chǎn)品(旅游垃圾)也會(huì)隨之產(chǎn)生，尤其是水上娛樂(lè)活動(dòng)所產(chǎn)生的塑料垃圾，會(huì)直接進(jìn)入水環(huán)境。例如，一項(xiàng)關(guān)于三亞6個(gè)旅游景區(qū)垃圾調(diào)查顯示，年垃圾產(chǎn)生總量已達(dá)到3 790t，其中包括海濱、海島等旅游景點(diǎn)[28]，過(guò)往的游客隨意丟棄的塑料垃圾進(jìn)入水環(huán)境則進(jìn)一步加重了水環(huán)境微塑料的污染。

在船舶運(yùn)輸業(yè)中，船體自身裝置的破損以及漏油情況的發(fā)生，也為水環(huán)境帶來(lái)大量的微塑料。海洋每天都會(huì)受到來(lái)自常規(guī)航運(yùn)、石油泄漏、徑流和傾倒石油的污染[29]。水上作業(yè)產(chǎn)生的塑料垃圾會(huì)直接進(jìn)入水環(huán)境，隨著時(shí)間的推移，大型的塑料垃圾會(huì)連續(xù)不斷地降解成大量微型塑料，且時(shí)間充足的情況下，塑料碎片都會(huì)最終變成微塑料，在海水、底泥，甚至生物體內(nèi)廣泛分布，威脅水生生態(tài)系統(tǒng)[30]。通過(guò)對(duì)海洋微塑料來(lái)源的研究，方便我們了解微塑料的分布規(guī)律，為海洋微塑料的治理提供合理有效參考。

1.3 微塑料在水環(huán)境中廣泛分布

研究表明，塑料垃圾已經(jīng)滲透到全球水環(huán)境中，包括江河、湖泊、深海、遠(yuǎn)洋、極地地區(qū)等均有微塑料分布。表1列舉了部分地區(qū)水體漂浮微塑料的粒徑和豐度。雖然微塑料在海洋環(huán)境中廣泛存在，但是通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：微塑料的豐度與人類行為、工業(yè)活動(dòng)等因素有關(guān)。近海岸海面漂浮的微塑料的豐度大于海洋中海面飄浮的微塑料的豐度[31]，而且微塑料的豐度隨著時(shí)間的推移每年在逐步增加[32]。微塑料的化學(xué)組成、密度和形狀決定著其在海洋中的狀態(tài)是漂浮、懸浮或下沉。

表2列舉了中國(guó)部分地區(qū)水環(huán)境中漂浮微塑料的粒徑和豐度，其微塑料污染問(wèn)題較為嚴(yán)重。中國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家和最大的塑料生產(chǎn)國(guó)，然而在中國(guó)水域中微塑料普遍存在，尤其是中國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)的內(nèi)陸水域，微塑料的豐度最高[44]。三峽庫(kù)區(qū)存在著嚴(yán)重的微塑料污染，水力條件和面源輸入是影響三峽庫(kù)區(qū)微塑料分布和賦存水平的重要因素[14]。王麗斯[30]認(rèn)為支流入?？诟浇┑奈⑺芰厦芏雀哂谥鞲扇牒？诟浇┮约半x河口較遠(yuǎn)的海灘的微塑料密度，且與河口附近城市生活塑料垃圾的不合理排放密切相關(guān)。

地下水資源自身有水質(zhì)穩(wěn)定、不易污染及可恢復(fù)的優(yōu)勢(shì)，但過(guò)度的開采利用、無(wú)節(jié)制的排污行為會(huì)嚴(yán)重影響地下水資源的水質(zhì)。一些調(diào)查研究表明，地下水資源可能存在微塑料的污染。Kong等[45]對(duì)北京、天津、華北地區(qū)地下水中1 300種有機(jī)微污染物的篩選調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，這些污染物中就包含多環(huán)芳烴、增塑劑以及抗氧化劑；Li等[46]對(duì)遼東半島農(nóng)村地下水中有機(jī)微污染物的篩選中也發(fā)現(xiàn)增塑劑鄰苯二甲酸酯存在；此外，Lu等[47]對(duì)我國(guó)各省份土壤中的鄰苯二甲酸酯含量調(diào)查研究表明，我國(guó)土壤、水、空氣中的鄰苯二甲酸酯污染與其他國(guó)家地區(qū)相比較為嚴(yán)重，且城市化和工業(yè)化、地膜應(yīng)用(特別是地膜覆蓋在農(nóng)田土壤中)和肥料成為土壤鄰苯二甲酸酯的主要來(lái)源。這些微塑料在降解為毫米甚至納米顆粒的同時(shí)，可能會(huì)向環(huán)境中釋放有機(jī)污染物，在外界條件存在的情況下污染水環(huán)境，甚至滲透到地下水資源，使得原本不寬裕的水資源更加吃緊，希望在今后的研究調(diào)查中對(duì)微塑料的地下水資源污染問(wèn)題加以重視。

表1 全球部分地區(qū)水環(huán)境漂浮微塑料的粒徑和豐度Table 1 Particle size and abundance of floating microplastics in water environment in parts of the world

2 微塑料的遷移和轉(zhuǎn)化(Migration and transformation of microplastics)

塑料在環(huán)境中的存在，大多數(shù)是由于人類在日常生活、生產(chǎn)中大量使用塑料制品所引起的，其中有很大一部分的塑料由于不能重復(fù)利用而被隨意丟棄。塑料制品進(jìn)入環(huán)境后，很多因素可引起其空間位置的變化，如颶風(fēng)、降水、河流、洋流以及動(dòng)物(鳥類、海龜、海豚、海豹等)遷徙的作用，這進(jìn)一步加速了塑料垃圾的遷移，使其傳輸?shù)礁h(yuǎn)的地方。研究表明，在北大西洋和太平洋表面以及深海存在著較高濃度的微塑料[54-55]。Murphy等[56]在大西洋東北部的野生魚體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微塑料，Desforges等[57]在東北太平洋新哲水蚤和磷蝦體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微塑料。更重要的是微塑料被生物附著后就會(huì)成為生物傳播的載體，當(dāng)附著有生物的微塑料跨生物地理區(qū)遷移，就可能會(huì)導(dǎo)致生物入侵[58-59]。此外，海底沉積物可能含有微塑料的存在。Derraik等[1]發(fā)現(xiàn)低密度的微塑料普遍存在于海洋表面，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。值得注意的是，生物附著、微生物膜的積累以及時(shí)間推移等原因，可使原本漂浮在海面上的微塑料會(huì)下沉或變成懸浮狀態(tài)[60-62]。高密度的微塑料，包括聚氯乙烯、聚酯和聚酰胺等，可能存在于海底沉積物中，這部分微塑料進(jìn)入水環(huán)境后會(huì)向水底沉降，通過(guò)底層流進(jìn)行運(yùn)輸，在水體遷移[63]。

塑料顆粒既是海洋環(huán)境中的運(yùn)輸介質(zhì)又是潛在的有毒化學(xué)物質(zhì)來(lái)源[64]，制造塑料的某些原材料本身就具有毒性，如在生產(chǎn)酚醛樹脂時(shí)，會(huì)殘留一些游離苯酚和甲醛，苯酚具有強(qiáng)烈的刺激作用，它能擾亂消化機(jī)能和使肝胃退化，甲醛能使蛋白凝固和腐蝕消化道[65]。微塑料吸附有機(jī)污染物后，成為吸附有毒有害化學(xué)物質(zhì)的載體。研究顯示微塑料可以吸附多氯聯(lián)苯、有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、壬基酚等污染物[66]，而且微塑料對(duì)多環(huán)芳烴類化合物吸附能力較強(qiáng)，在葡萄牙海岸水體中檢測(cè)到多環(huán)芳烴的含量高達(dá)24 μg·g-1。微塑料的類型、成分、粒徑大小以及表面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性都是影響表面結(jié)合污染物的重要因素。微塑料不僅可以吸附有機(jī)污染物，Ashton等[67]發(fā)現(xiàn)微塑料表面還可以吸附Fe、Al、Pb、Cu、Ag等金屬元素，并可成功追蹤微塑料的來(lái)源和年限。Fries等[68]發(fā)現(xiàn)微塑料也易吸附TiO2等納米顆粒。塑料具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，海洋環(huán)境中的微塑料要花上數(shù)百年甚至幾千年才能降解，目前對(duì)于自然環(huán)境中微塑料在老化或降解過(guò)程中對(duì)于污染物的結(jié)合和釋放機(jī)制還沒(méi)有解決。

3 微塑料對(duì)水環(huán)境的影響(Effects of microplastics on water environment)

3.1 微塑料的攝入

微塑料在海洋環(huán)境中無(wú)處不在，遠(yuǎn)洋和底棲生態(tài)系統(tǒng)都有分布，由于其體積小，微塑料很有可能被生物攝取。生物攝取是海洋微塑料進(jìn)入食物鏈與食物網(wǎng)的重要途徑。表3列舉了部分海洋生物攝取微塑料的情況，其中包括浮游動(dòng)物、無(wú)脊椎動(dòng)物和棘皮動(dòng)物的幼蟲。此外，通過(guò)使用熒光團(tuán)簇技術(shù)證明了異養(yǎng)纖毛蟲可以吞噬吸收納米級(jí)的塑料顆粒。這些較低營(yíng)養(yǎng)水平的生物特別容易攝取微塑料，因?yàn)樗麄儙缀鯖](méi)有區(qū)分塑料粒子和食物的能力，因此不加選擇的捕食[69]。一項(xiàng)針對(duì)北太平洋上微塑料的顏色和大小分布的研究指出：浮游生物最有可能將白色或者淺色的塑料碎片作為獵物而誤食[70]。在海面具有大量的低密度的微塑料，因此，微塑料將被大量的浮游生物捕食，包括擁有重大商業(yè)價(jià)值的物種的幼蟲。環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的塑料纖維直徑小至1 μm，長(zhǎng)度小至15 μm[71]，這樣的尺寸很容易被微小浮游生物捕食，而這些纖維對(duì)生物體可能構(gòu)成威脅，因?yàn)樗麄兛赡苣Y(jié)成塊或打結(jié)，不利于排泄。

表2 中國(guó)部分地區(qū)水環(huán)境中漂浮微塑料的粒徑和豐度Table 2 Particle size and abundance of floating microplastics in water environment in parts of China

此外，在20世紀(jì)60年代，在海鳥的內(nèi)臟中首次發(fā)現(xiàn)了塑料碎片，當(dāng)時(shí)全球塑料產(chǎn)量每年低于2 500萬(wàn)t[7]。1982年，一個(gè)荷蘭的小組發(fā)現(xiàn)在北海94%的海鳥樣本體內(nèi)含有塑料，平均每個(gè)樣本中含有34個(gè)塑料碎片。近年來(lái)，在鳥體內(nèi)的塑料量雖然顯著降低，但是發(fā)現(xiàn)率仍然很高[79]。在北太平洋環(huán)流捕獲的141條中深海的魚樣本中，發(fā)現(xiàn)其中13條魚的胃里有塑料纖維、碎片和薄膜[80]。甲殼類動(dòng)物主要捕食單絲線和塑料袋的碎片[81]。在這些例子中，不難看出動(dòng)物們會(huì)將塑料微粒當(dāng)成它們的獵物而主動(dòng)攝取微塑料。

攝入無(wú)污染的微塑料是否會(huì)對(duì)生物的健康有任何不良影響還沒(méi)有定論，如發(fā)病率、死亡率或繁殖成功率等[82]。但是，小動(dòng)物一旦攝入微塑料，可能產(chǎn)生機(jī)械性的傷害，類似于大型塑料對(duì)較大動(dòng)物產(chǎn)生影響，塑料碎片可能會(huì)阻止攝取食物的附屬器官、阻礙食物通過(guò)腸道或形成吃飽的假像而減少食物攝入，造成動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)不良[83]。但是，Thompson等[84]指出：許多海洋生物有能力排出自身不需要的材料而不引起損害，如泥沙、天然碎石和微粒等。正如多毛綱的蠕蟲，它們從周圍的泥沙中攝取微塑料，然后通過(guò)糞便排出。但具體的機(jī)制到目前為止還沒(méi)有定論。

3.2 微塑料添加劑

在生產(chǎn)過(guò)程中為了改善塑料的性質(zhì)或延長(zhǎng)其壽命，通常會(huì)添加穩(wěn)定劑、增塑劑、阻燃劑或抗氧化劑等[85]。常用的增塑劑有壬基苯酚、多溴聯(lián)苯醚、鄰苯二甲酸鹽和雙酚-A等[86]。這些塑料添加劑通過(guò)許多途徑會(huì)釋放到環(huán)境中，如工業(yè)和市政污水、大氣沉降、徑流和河流運(yùn)輸?shù)?，并帶?lái)較大的環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冇锌赡苎娱L(zhǎng)塑料的降解時(shí)間。此外，這些添加劑的不斷釋放，也會(huì)對(duì)生物群落造成潛在的威脅。這些添加劑從塑料中釋放的程度依賴于聚合物基質(zhì)的孔隙大小、聚合物的種類、添加劑的屬性和尺寸以及環(huán)境條件等。有資料表明增塑劑的含量在ng·L-1～μg·L-1范圍內(nèi)可能引起負(fù)面的生物效應(yīng)，特別是對(duì)軟體動(dòng)物、甲殼動(dòng)物、兩棲動(dòng)物等。表4列舉了一些常見的塑料添加劑，以及可能對(duì)生物造成的危害。

海洋生物一旦攝入微塑料，就有可能攝入添加劑。這些添加劑和單體可能會(huì)干擾生物正常的生命過(guò)程，可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂，進(jìn)而影響移動(dòng)、繁衍、生長(zhǎng)甚至致癌等[90]。常用的添加劑，如多溴二苯醚、鄰苯二甲酸酯、雙酚-A等都是典型的內(nèi)分泌干擾化學(xué)物質(zhì)，因?yàn)樗麄兛梢阅７?、?jìng)爭(zhēng)或干擾內(nèi)源性激素的合成[94]。鄰苯二甲酸酯會(huì)對(duì)水生無(wú)脊椎動(dòng)物和魚類產(chǎn)生基因毒性損害，抑制無(wú)脊椎動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)和影響魚的性別[95]；雙酚-A是雌激素受體激動(dòng)劑和雄激素受體拮抗劑，對(duì)甲殼類動(dòng)物和昆蟲具有毒性，影響其生殖和發(fā)展。

表3 部分生物攝取的微塑料Table 3 Microplastics absorbed by some organisms

3.3 微塑料的吸附作用

塑料垃圾，特別是微塑料的表面積與體積比大、易被污染物附著，包括潤(rùn)滑劑、重金屬[96]、干擾內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì)和持久性有機(jī)污染物等。持久性有機(jī)污染物比較穩(wěn)定，如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴和有機(jī)氯農(nóng)藥(如滴滴涕DDT、滴滴伊DDE)等，親脂性的化學(xué)物質(zhì)將附著和聚集在疏水性的塑料表面。

含有持久性有機(jī)污染物的微塑料可能穿越海洋污染原始生態(tài)系，或者被海洋生物吸收。Hammer等[97]發(fā)現(xiàn)微塑料能吸收大量的多氯聯(lián)苯，并將污染物帶入清潔的環(huán)境中。Liu等[98]研究發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳香烴能在微塑料上積累，增強(qiáng)它們?cè)诃h(huán)境中的潛在毒性。Mato等[64]的聚丙烯吸附實(shí)驗(yàn)表明，多氯聯(lián)苯和壬基苯酚濃度顯著且穩(wěn)定地增加，表明聚丙烯可吸附環(huán)境中的污染物，并且認(rèn)為微塑料的表面吸附是重金屬富集的機(jī)制，而環(huán)境中的污染物的來(lái)源可能是塑料添加劑或者是其降解產(chǎn)物，所以微塑料既充當(dāng)運(yùn)輸介質(zhì)又充當(dāng)潛在環(huán)境中的有毒化學(xué)物質(zhì)的來(lái)源。

微塑料吸附有機(jī)污染物后可能增加其潛在的毒性，對(duì)生物體產(chǎn)生復(fù)合毒性作用[99]。Rochman等[100]認(rèn)為微塑料及有機(jī)污染物的復(fù)合體會(huì)對(duì)日本青鳉(Oryziaslatipes)的內(nèi)分泌系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響，且生殖細(xì)胞增殖異常；一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，魚類攝食富集了自然海水中有機(jī)污染物的微塑料后，會(huì)導(dǎo)致變魚類的基因表達(dá)發(fā)生改變[101]；芘為有機(jī)合成原料，可做殺蟲劑、增塑劑等。微塑料與芘的混合物會(huì)降低鰕虎魚(Pomatoschistusmicrops)乙酰膽堿酯酶和異檸檬酸脫氫酶的活性，導(dǎo)致天然魚類大量死亡[102]。未來(lái)的研究應(yīng)加強(qiáng)針對(duì)那些可能具有持久性、生物累積潛力和毒性的塑料添加劑。

將有毒的化學(xué)物質(zhì)通過(guò)食物鏈從環(huán)境轉(zhuǎn)移到生物群，產(chǎn)生生物富集作用，最終危及人類生命安全。許多持久性有機(jī)污染物被認(rèn)為是有毒的，可能對(duì)較高營(yíng)養(yǎng)等級(jí)的生物產(chǎn)生生物放大作用，毒性增強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)分泌紊亂，甚至誘變或致癌。

4 結(jié)論與展望(Conclusion and outlook)

隨著塑料生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展，其性能也在不斷改善，但全世界的塑料產(chǎn)量、用量甚至應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。塑料的特殊理化性質(zhì)，不僅能向水環(huán)境釋放有毒的添加劑，吸附疏水性有機(jī)物，增加水體毒性，還會(huì)被海洋生物誤食進(jìn)入體內(nèi)，從而通過(guò)食物鏈進(jìn)行傳遞，極有可能危害人類的生命健康，因此微塑料的治理刻不容緩。鑒于目前，人類對(duì)于微塑料的危害認(rèn)知還比較薄弱，對(duì)海洋微塑料污染的關(guān)注度還不夠，為共同建設(shè)綠色地球，踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，應(yīng)對(duì)微塑料污染所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，建議未來(lái)研究的重點(diǎn)應(yīng)從以下4個(gè)方面展開：

4.1 微塑料污染數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

不同的微塑料在不同生態(tài)環(huán)境中的存留時(shí)間不同，對(duì)環(huán)境的污染程度也不同。與其他環(huán)境相比，微塑料給水環(huán)境帶來(lái)的威脅更為嚴(yán)峻。微塑料的尺寸、成分、附著物、濃度等均會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生毒理效應(yīng)，包括影響生殖發(fā)育、內(nèi)分泌失調(diào)、基因改變、細(xì)胞效應(yīng)等。但目前對(duì)水環(huán)境中微塑料的分布情況、成分的組成、水體沉積物、食物網(wǎng)傳遞規(guī)律等數(shù)據(jù)相當(dāng)匱乏。因此下一步的研究工作急需建立健全微塑料污染情況的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括微塑料的種類、粒徑、物理化學(xué)性質(zhì)，在環(huán)境中的分布、豐度，以及可能存在的危害性等數(shù)據(jù)，以便作為開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)系統(tǒng)管理與決策提供科學(xué)支撐。

4.2 微塑料的復(fù)合毒理

微塑料具有粒徑小，疏水性高等理化性質(zhì)，可能會(huì)成為其他污染物的載體。微塑料吸附污染物后，可能會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生復(fù)合毒理效應(yīng)，從而對(duì)于污染物的遷移、轉(zhuǎn)化和生態(tài)毒理效應(yīng)產(chǎn)生影響，甚至微塑料遷移過(guò)程中帶來(lái)的生物入侵問(wèn)題和海洋微塑料污染的國(guó)際責(zé)任問(wèn)題都將會(huì)是未來(lái)重點(diǎn)關(guān)注以及研究的領(lǐng)域。

4.3 塑料回收及新型功能性塑料的研發(fā)

塑料再生利用是國(guó)家解決資源短缺的一個(gè)重大戰(zhàn)略性問(wèn)題，塑料回收一方面減輕了塑料對(duì)環(huán)境帶來(lái)的壓力，另一方面可減少資源的浪費(fèi)。加強(qiáng)塑料的鑒別與分類，對(duì)可再生、再加工、可重復(fù)使用、可回收的塑料加以利用，減少不可回收、難降解、一次性塑料的生產(chǎn)。為解決塑料所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，在今后的研發(fā)過(guò)程中應(yīng)朝著輕量化、功能化、生態(tài)化、智能化的方向?qū)λ芰线M(jìn)行研制和改進(jìn)。

4.4 宣傳與治理

有關(guān)部門應(yīng)該加大宣傳，提高全民環(huán)保意識(shí)，加強(qiáng)公眾對(duì)塑料污染危害性的認(rèn)識(shí)，限制塑料的使用范圍，在工廠大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)防塑料的直接流失進(jìn)入水環(huán)境。制定完善的塑料管理與技術(shù)體系，對(duì)生產(chǎn)的塑料質(zhì)量安全問(wèn)題嚴(yán)懲不貸，對(duì)水環(huán)境中的微塑料污染分布變化加以觀測(cè)匯總，并制定有效的治理體系。