海洋中的塑料和微塑料污染

王維 徐桂亮

摘要：本文通過對我國海洋塑料及微塑料污染現(xiàn)狀進行分析，研究海洋和海岸環(huán)境中的微塑料污染的分布與變化。我國作為塑料生產(chǎn)和使用的大國，需要完善管理和技術體系，加強監(jiān)控，并將微塑料的相關研究成果匯總至相關管理部門，制定控制和減少微塑料污染的政策和法規(guī)，減少塑料垃圾向環(huán)境的輸入。

關鍵詞：海洋微塑料;塑料;污染物;防治方法

一、塑料及微塑料污染現(xiàn)狀

塑料是海洋垃圾的主要組成部分，約占海洋垃圾的60%～80%，在某些地區(qū)甚至達到90%～95%，并且以每年遞增的趨勢增長。據(jù)報道全球每年生產(chǎn)的塑料超過3億噸，其中約有10%的塑料會進入海洋，而事實上我們所消耗的每一片塑料最終都有可能進入大海。難以降解的塑料在環(huán)境中會存在百年以上，從而對環(huán)境造成持久性影響。有研究表明，自20世紀50年代開始大規(guī)模生產(chǎn)塑料至今，人類已經(jīng)生產(chǎn)了83億噸塑料，其中的63億噸已成為垃圾。僅有9%的塑料垃圾被回收利用，12%被焚燒，79%則進入了垃圾填埋場或自然環(huán)境中。若不改變塑料生產(chǎn)模式和固廢管理模式，到2050年人類將會產(chǎn)生120億噸塑料垃圾。

微塑料是指粒徑<5mm的塑料碎片，其化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，可在海洋環(huán)境中存在數(shù)百至數(shù)千年。海洋中漂浮的微塑料不僅能夠給各種微生物提供生存和繁殖場所，還可以富集多種有毒化學物質(zhì)。目前對微塑料潛在危害的研究雖然剛剛起步，但已成為海洋熱點問題，李克強總理也曾強調(diào)過海洋中的微塑料污染，因此，在全球塑料生產(chǎn)仍在逐年增加和微塑料污染逐步累積加重的形勢下，研究微塑料的環(huán)境行為、生態(tài)影響以及微塑料污染的控制手段等已經(jīng)成為海洋生態(tài)研究的重要內(nèi)容。

二、海洋微塑料的來源

目前已知的海洋中微塑料的來源包括陸源輸入、濱海旅游、船舶運輸和海上養(yǎng)殖捕撈等。陸源塑料垃圾的輸入是海洋中塑料污染的主要來源，包括人類生活中有意或無意丟棄的塑料廢棄物、被暴風雨沖刷到海洋的陸地上掩埋的塑料垃圾、常用的一些洗滌劑、生活護膚品以及工業(yè)原料等，這些微塑料在污水處理過程中由于顆粒小而難以去除，從而會隨陸源垃圾輸入進入海洋。這些塑料垃圾進入到海洋后逐漸發(fā)生光降解或破碎，形成不同形貌的微塑料。塑料制品在加工、成型和儲運過程中也會造成微塑料顆粒泄露。游客在海灘上或海洋里隨意丟棄的塑料產(chǎn)品（塑料袋、塑料瓶等）以及海上過往船舶向海洋丟棄塑料廢棄物是導致海洋塑料污染增加的另一主要原因。近年來，水產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展導致泡沫聚苯乙烯漂浮裝置的大量使用，而漂浮裝置的老化或者使用過程中發(fā)生的破損、破裂等都會導致這些塑料產(chǎn)品進入海洋而成為塑料漂浮垃圾的一個重要來源。此外，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量飼料垃圾袋的丟棄也增加了海洋環(huán)境中的塑料量。越來越多的漁船采用塑料漁網(wǎng)進行捕魚，漁具更新導致大量的破舊塑料漁網(wǎng)被遺棄在海洋中。據(jù)統(tǒng)計，漁船和商船每年要向海洋傾倒高達29800多萬磅塑料捕魚用具（包括繩索、漁網(wǎng)等），并丟棄5200多萬磅的塑料包裝材料。此外，突發(fā)的海上航運事故有時也會造成大量的塑料產(chǎn)品進入海洋。

三、海洋微塑料的影響

海洋微塑料的來源之一是大型塑料垃圾的分解。塑料垃圾進入海洋后，在熱、光、化學等環(huán)境因素作用下逐漸發(fā)生光降解或破碎形成微塑料，其彈性強度、顏色、形狀、尺寸等方面均發(fā)生變化，從而容易被海洋環(huán)境中的浮游動物、底棲生物、魚類等吞食而儲存在消化道，甚至直達組織和細胞內(nèi)，危害生物體生長。大型塑料垃圾（如合成纖維繩、塑料布、捆扎帶、漁網(wǎng)、拖網(wǎng)等廢棄漁具）對海洋生物的主要影響是纏繞生物、限制運動和攝食導致死亡。有些海洋動物誤食塑料垃圾后消化系統(tǒng)物理堵塞，營養(yǎng)吸收減少，引起饑餓或者消化系統(tǒng)損傷，導致死亡。目前發(fā)生在海鳥、海龜和海洋哺乳動物身上的慘痛事件受到較多的關注，而其他生物如魚類和無脊椎動物遭受的纏繞和攝食影響事件也越來越多，因此海洋塑料垃圾和微塑料已經(jīng)成為海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要威脅。

（1）微塑料對生物的影響。微塑料會影響海洋中藻類的光合作用。海面上的微塑料對太陽光的遮擋與反射作用會阻礙藻類對陽光的吸收，納米級塑料顆?？梢越档驮寮毎鸆hl-a的量，并增加藻細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生。1.8～6.5mgL的20nm聚苯乙烯顆粒就可以抑制藻類的光合作用。微塑料會影響暴露在其中的海洋生物的產(chǎn)卵量和繁殖能力。在北太平洋亞熱帶環(huán)流區(qū)，微塑料含量的增加為海黽提供了更多的產(chǎn)卵載體，產(chǎn)卵密度增加與微塑料多寡之間呈正相關關系，而卵和仔黽的捕食可以加速不同生物群落之間的能量傳遞，從而影響到遠洋生物群落結(jié)構(gòu)和組成。微塑料也會對一些生物的卵和幼蟲表現(xiàn)出明顯的毒性效應。當暴露在一定質(zhì)量濃度的聚苯乙烯微塑料顆粒（90μm）中時，歐洲鱸魚的孵化率會受到抑制，生長速度減慢，幼魚的進食偏好改變，并且對捕食威脅也無法做出回應，從而增加被捕食的危險。Rossi等采用分子模擬實驗方法評估了納米尺寸的聚苯乙烯對于生物膜性質(zhì)的影響，結(jié)果表明納米顆?？梢院苋菀椎卮┻^脂質(zhì)膜，改變細胞膜結(jié)構(gòu)、膜蛋白活性，從而改變細胞功能。

微塑料容易在海底沉積物中富集，因此，微塑料會極大地影響具有沉積物濾食特征的底棲生物。實驗室暴露實驗研究表明底層無脊椎動物會直接濾食微塑料顆粒，底棲海參甚至直接攝食微塑料顆粒，海蚯蚓、海參、海鞘等的消化道中都會不同程度地出現(xiàn)微塑料。而在貽貝和螃蟹中，微塑料不僅會在消化道中出現(xiàn)，還可以通過消化道上皮細胞進一步轉(zhuǎn)移到血液和淋巴組織中。Sussarellu等將牡蠣暴露于不同粒徑（2和6μm）的聚苯乙烯顆粒溶液中，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生卵細胞的數(shù)量和大小、精子的運動速度、D-幼體產(chǎn)量和幼蟲數(shù)量均顯著低于對照組，表明聚苯乙烯微塑料顆粒對牡蠣的攝食和繁殖產(chǎn)生干擾。此外，沉積物中微塑料的分布會增加沉積物的滲透性，降低熱擴散性能，這會影響到跟溫度有關的生物發(fā)育和生長過程。

海鳥從海洋中攝取食物，也受到微塑料的影響。海鳥的消化道中不同程度地含有微塑料。海鳥所攝食的塑料顆粒與海鳥的天然食物相似度密切相關，形狀、大小以及顏色與天然食物相似度越高的微塑料在海鳥體內(nèi)含量越高。體內(nèi)塑料的積累正在威脅越來越多的生物的生存。塑料在帶來物理污染的同時，還會帶來復合污染。塑料中的有機單體和有毒添加劑，如塑化劑、阻燃劑、抗菌劑等也會被釋放進入海洋引起污染。同時，微塑料在遷移過程中會從周圍環(huán)境富集持久性有機污染物及重金屬等，富集的污染物與微塑料一起會對海洋生物產(chǎn)生復合污染毒性效應，在生物體內(nèi)富集并隨食物鏈傳遞，從而對海洋生物的生存以及人類健康造成嚴重威脅。如日本青鏘魚攝食結(jié)合多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚的聚乙烯顆粒后，引起吸附污染物的轉(zhuǎn)移，并產(chǎn)生肝臟毒性和異常。此外一些細菌、病毒、微藻等也可以在微塑料表面產(chǎn)生生物膜并進行棲息和聚集，這些表面富集微生物的微塑料還會進入生物體，使生物體受到感染。

（2）微塑料對污染物富集和遷移的影響。微塑料的顆粒小、比表面積大、疏水性強、表面會附著微生物等，這些特點使其富集持久性有機污染物和重金屬等污染物的能力增強，從而成為污染物的載體。微塑料材料的表面結(jié)構(gòu)是影響其表面結(jié)合污染物的重要因素。Guo等研究了4種有機污染物（菲、萘、林丹、1-萘酚）在聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚三種微塑料顆粒上的吸附行為，結(jié)果顯示微塑料材料的分子結(jié)構(gòu)對有機物吸附起著關鍵作用;此外微塑料粒徑大小和環(huán)境條件（如pH、鹽度等）也會影響其結(jié)合污染物的能力。同種塑料對不同有機污染物的吸附能力也有差異。污染物被吸附到塑料上以后，可以在洋流作用下長距離遷移，影響污染物的全球分布。不同國家和地區(qū)微塑料樣品中有機污染物存在差異，這些差異體現(xiàn)了多氯聯(lián)苯和有機氯農(nóng)藥的使用區(qū)域差異。實驗室模擬實驗表明，海灘來源的塑料顆粒結(jié)合重金屬量要高于原始塑料顆粒。同時塑料表面附著細菌、病毒等生物后，比重增大，會經(jīng)重力作用沉降到海底，同時將污染物帶入沉積物。沉積物中污染物的釋放成為深海區(qū)域污染物的來源。

（3）微塑料污染對經(jīng)濟和社會的影響。由于低成本和廣泛適用性，塑料在人類社會中的應用越來越廣泛。據(jù)估計，到2050年，地球上的塑料制品還會增加330億噸，大量塑料進入到環(huán)境中必定會給環(huán)境帶來較大的壓力。塑料包裝、塑料容器甚至越來越多的醫(yī)用塑料輸液管極大地增加了人類與塑料的直接接觸，這種直接和持續(xù)接觸會通過攝入、皮膚和呼吸作用等增加人體內(nèi)微塑料的累積，進而對人類健康產(chǎn)生影響。在2014年月6召開的首屆聯(lián)合國環(huán)境大會上，UNEP發(fā)布的《UNEPYearBook2014》和《Valuingplastic》兩項報告中指出，海洋中大量塑料垃圾對海洋生物生存的威脅日益加劇，保守估計每年給海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的經(jīng)濟損失高達130億美元。由于塑料難以降解，所以海底垃圾中塑料垃圾的比例也在逐年升高，這一比例將隨著海底塑料垃圾的積累繼續(xù)呈上升趨勢，導致海底微塑料對海洋生態(tài)環(huán)境的影響逐漸加劇。

四、防治方法

現(xiàn)階段對于塑料污染的治理方法還不成熟，仍處于探索階段，主要是噴灑藥劑加速塑料污染物的降解和打撈，而這些方法不僅對環(huán)境有其他影響而且作用范圍小、成效低。海洋塑料污染物主要來源于陸源輸入，因此要在源頭上控制塑料輸入海洋。完善相關法律法規(guī)的建設，加強監(jiān)管力度，同時建立完善的塑料回收體系，在政府指引和法律法規(guī)規(guī)范的范圍內(nèi)提高公眾的海洋生態(tài)環(huán)境保護的積極性;此外還應提升污水處理技術，在城鎮(zhèn)污水處理廠增加微塑料的去除環(huán)節(jié)，將有助于減于來自城鎮(zhèn)生活污水中的微塑料數(shù)量。目前，污水處理廠微塑料可能的去除方法包括氣浮法和絮凝法，以此減少塑料向海洋的輸入。同時減少難降解的環(huán)境不友好型塑料的使用，鼓勵和支持可降解塑料的研發(fā)生產(chǎn)和應用，持續(xù)監(jiān)測海洋和海岸環(huán)境中的微塑料污染的分布與變化。我國作為塑料生產(chǎn)和使用的大國，更需要完善管理和技術體系，加強監(jiān)控，并將微塑料的相關研究成果匯總至相關管理部門，制定控制和減少微塑料污染的政策和法規(guī)，減少塑料垃圾向環(huán)境的輸入。

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