微塑料污染防治的建構(gòu)研究

程 芳，姜啟英，闞麗萍，竇義芳

（1.淄博市環(huán)境污染防控中心，淄博 255032；2.淄博市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量控制服務(wù)中心，淄博 255032；3.山東省核與輻射安全監(jiān)測中心，濟(jì)南 250101）

塑料誕生于1869 年，1950 年前后，隨著第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束逐步得到廣泛的使用。塑料的使用范圍極其廣泛，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日用、醫(yī)藥、軍事、航空航天等領(lǐng)域都有塑料的身影，并且因其低成本和普適性，塑料在全球范圍內(nèi)產(chǎn)量和消費(fèi)量逐年劇增。1950 年，全球塑料產(chǎn)量為2×106t，2015 年全球塑料產(chǎn)量約為3.8×108t［1］，塑料的年產(chǎn)生量增加了近200倍。

作為一種高分子聚合物，塑料的回收利用率并不高，大部分地區(qū)的回收率低于30%。因此，全球每年會(huì)產(chǎn)生大量的塑料廢棄物。預(yù)計(jì)到2050 年，全球累計(jì)將有1.3×1010t 廢塑料進(jìn)入環(huán)境［2］。

微塑料是指環(huán)境中直徑小于5 mm 的塑料，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可在大氣、水體、陸地環(huán)境中進(jìn)行廣泛遷移。其持久性和高遷移性致使微塑料在全球生態(tài)環(huán)境中廣泛存在。微塑料及其吸附的復(fù)合毒性物質(zhì)可被生物體攝入，并可通過食物鏈進(jìn)行傳遞和累積，最終威脅人類的健康。

1 微塑料污染的現(xiàn)狀

1.1 微塑料的來源與種類分析

按照來源的不同，環(huán)境中的微塑料可分為初生微塑料和次生微塑料兩大類。

初生微塑料主要來源有3個(gè)。第一個(gè)來源是生產(chǎn)塑料過程中流失的工業(yè)原料（如樹脂顆粒和纖維）。第二個(gè)來源是隨著塑料產(chǎn)品的使用和消耗進(jìn)入環(huán)境的微塑料顆粒。藥品、拋光料、個(gè)人護(hù)理品（化妝品、洗面奶、牙膏和沐浴露）都可能含有微塑料顆粒。第三個(gè)來源是人工合成纖維紡織品洗滌過程中產(chǎn)生的微塑料纖維。在日常清洗衣物的過程中，一次清洗可使1 900多個(gè)纖維進(jìn)入廢水中［3］。

次生微塑料是指大型塑料碎片隨著環(huán)境中的光能量照射、機(jī)械物理作用以及溫度變化等分裂或降解而成的塑料微粒。

按照化學(xué)組成成分來分類，微塑料主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、石蠟（PF）、聚酯多元醇（PEPA）、聚酰胺（Polyamide，PA）和聚對苯二甲酸類（PET）等。

1.2 微塑料的環(huán)境污染原理和生物效應(yīng)

1.2.1 微塑料影響生物的消化和吸收

微塑料被生物攝食后在體內(nèi)無法被消化吸收，會(huì)導(dǎo)致生物體營養(yǎng)不良，影響生物體免疫功能，最終引起生物體的生長發(fā)育遲緩或死亡［3］。

1.2.2 微塑料釋放出有機(jī)單體和有毒添加劑

微塑料在遷移轉(zhuǎn)化過程中會(huì)釋放出有機(jī)單體和有毒添加劑。有毒添加劑包括雙酚A 和鄰苯二甲酸鹽在內(nèi)的多種增塑劑、抗菌劑和阻燃劑。這些添加劑已被證明能夠影響生物的內(nèi)分泌功能，誘發(fā)遺傳畸變，危害生殖和發(fā)育［4,5］。

1.2.3 微塑料吸附作用造成復(fù)合污染

微塑料具有較強(qiáng)的疏水性和相對較大的比表面積，能富集高濃度的重金屬和持久性有機(jī)污染物（POPs）。目前，已經(jīng)有超過200 種有機(jī)化學(xué)物質(zhì)在微塑料中被鑒定出來［6］，其中包含多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴以及其他有機(jī)氯農(nóng)藥。

吸附著復(fù)合有毒污染物的微塑料被生物體攝食后，在消化系統(tǒng)中會(huì)發(fā)生解吸，被釋放出來。實(shí)驗(yàn)表明：微塑料對污染物的解吸速率在生物體腸道中比在海水中高出30多倍［7］。

1.3 微塑料污染的分布和影響現(xiàn)狀

微塑料污染已經(jīng)遍及全球的淡水、海洋和陸地環(huán)境。在人跡罕至的極地地區(qū)，甚至是馬里亞納海溝都發(fā)現(xiàn)了微塑料的存在。

1.3.1 微塑料污染在海洋環(huán)境的分布和影響現(xiàn)狀

塑料垃圾約占海洋垃圾的60%～80%，局部海洋區(qū)域塑料垃圾占比高達(dá)90%～95%。目前，在各個(gè)大洋、極地和深海都發(fā)現(xiàn)了塑料污染。塑料在海洋中會(huì)隨著洋流進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移，因此，海洋表面五大環(huán)流所在地也是塑料垃圾的聚集地。在北太平洋副熱帶環(huán)流區(qū)，塑料顆粒含量達(dá)3 276個(gè)∕m3［8］。

塑料污染源頭是陸地環(huán)境，因此，靠近陸地的海洋區(qū)域中塑料污染也比較嚴(yán)重。對地中海局部海水的取樣結(jié)果顯示：90%的樣品含有塑料垃圾碎片［8］。我國近海也有大量的塑料垃圾存在。有研究顯示我國長江入?？谒芰项w粒（0.5～5 mm）含量約為4 137個(gè)∕m3。

1.3.2 微塑料污染在淡水環(huán)境的分布和影響現(xiàn)狀

微塑料污染也廣泛存在于淡水水體中。從北美五大湖流域到歐洲多個(gè)國家的淡水湖和河流，均已檢測出微塑料。在北美五大湖流域，漂浮在水面的微塑料的平均豐度高達(dá)43 000 個(gè)∕km2；瑞士日內(nèi)瓦湖的微塑料最高豐度已達(dá)48 146 個(gè)∕km2［9］。地理位置偏遠(yuǎn)、人口稀少的亞洲蒙古國北部的庫蘇古爾湖表層水中微塑料污染的平均豐度為20 264 個(gè)∕km2［10］。表明微塑料可能會(huì)受徑流、季風(fēng)等因素的作用，遷移擴(kuò)散至各類水域。

我國多地的淡水環(huán)境也均有微塑料賦存，其中，城市附近淡水區(qū)域的微塑料污染尤為突出。在長江中上游流域的三峽水庫表層水的微塑料豐度達(dá)到了12 611 個(gè)∕m3，沉積物中也高達(dá)300個(gè)∕kg［2］。

1.3.3 微塑料污染在陸地環(huán)境的分布和影響現(xiàn)狀

利茲大學(xué)的一項(xiàng)研究表明：每年陸地上有3×107t 塑料被丟棄，其中大部分來自生活中的塑料廢棄物。另外，陸地環(huán)境微塑料的其他來源有工業(yè)廢棄的塑料、農(nóng)業(yè)廢棄的物資（塑料地膜和塑料大棚）、含有微塑料的灌溉污水和污泥。在陸地環(huán)境中微塑料也可以通過大氣沉降、地表徑流等進(jìn)行遷移。

陸地環(huán)境中微塑料的研究成果比較稀少。有研究估算，每年有1.1×105t微塑料排放到歐洲農(nóng)田，7.3×105t 排放到北美農(nóng)田［10］。我國南京某地蔬菜種植土壤中檢出鄰苯二甲酸酯化合物（0.15～9.68 mg∕kg），其中在塑料類農(nóng)用物資使用的地方檢出濃度明顯偏高［11］。

1.3.4 微塑料污染在飲用水、食物中的檢出情況

2017 年，在世界范圍內(nèi)進(jìn)行的一次自來水樣本檢測數(shù)據(jù)顯示，平均83%的自來水樣本被微塑料污染［4］。捷克對國內(nèi)部分飲用水源進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，初始未經(jīng)處理的水中微塑料豐度為（1 473 ± 34）～（3 605 ± 497）個(gè)∕ L；經(jīng)自來水廠處理后微塑料豐度為（338 ±76）～（628 ± 28）個(gè)∕ L［12］。

在全球21 個(gè)國家的300 多種瓶裝水中也發(fā)現(xiàn)了大量增塑劑的存在，其中DBP 的檢出率最高，達(dá)67.6%，最高含量為222.0 μg∕L；我國瓶裝水中DEHP 平均含量為6.1 μg∕L［4］。

除了自來水和瓶裝水外，在其他食品中也檢測出了微塑料的存在。在94%的食用鹽中檢出了微塑料。另外，在蜂蜜、啤酒以及家禽、海鮮等食品中均檢出了微塑料［13］。

1.3.5 微塑料污染在人體以及其他生物體中的檢出情況

生物多樣性公約在2012 年的研究中顯示：663種海洋生物受到微塑料的影響。受影響的海洋生物涵蓋了海洋食物鏈中不同層次的生物體（包括浮游植物、底棲動(dòng)物、浮游動(dòng)物、游泳動(dòng)物等）。2015 年，另外一項(xiàng)調(diào)查顯示：受塑料（包括微塑料）影響的海龜、海洋哺乳動(dòng)物和海鳥的種類分別為100%、66%和50%［13］。

陸地高等植物是人類和動(dòng)物的主要食物來源之一。亞微米甚至納米微塑料顆粒有可能被植物吸收、蓄積、生物放大、生物轉(zhuǎn)化。對生菜的一項(xiàng)研究［10］表明：生菜可以吸收微塑料并可進(jìn)一步將其運(yùn)輸?shù)角o葉中。微塑料一旦被可食用植物吸收，將有可能進(jìn)入人體并進(jìn)行累積，對人類健康產(chǎn)生潛在不利影響。

另外，一項(xiàng)對8 個(gè)國家人體糞便的研究顯示，人體糞便中可檢測出不同種類的微塑料，平均濃度為200 個(gè)∕kg［2］。這表明人體中也有微塑料的賦存。

微塑料進(jìn)入生物體后會(huì)在生物組織、循環(huán)系統(tǒng)和大腦中逐漸累積，引起物理或化學(xué)效應(yīng)，對遺傳生殖、生長發(fā)育、免疫反應(yīng)等過程施加毒性效應(yīng)。

2 微塑料污染的防治策略

2.1 擴(kuò)大塑料回收的范圍和數(shù)量

目前，歐洲塑料平均回收率在全球領(lǐng)先，約為45%，德國甚至達(dá)到60%［13］。歐盟計(jì)劃于2030 年實(shí)現(xiàn)塑料包裝的全部回收再利用。我國2009—2013 年廢塑料回收利用率為23%～29%，廢塑料回收的空間巨大。但同時(shí)我們也要注意塑料回收利用的二次污染管控。

2.2 加強(qiáng)塑料微珠的源頭管理

2015 年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署倡議逐步停止塑料微珠在個(gè)人洗護(hù)用品中的使用。多個(gè)歐洲國家以及美國、新西蘭、澳大利亞、韓國也發(fā)出禁止在個(gè)人護(hù)理品中添加塑料微珠的聲明。

我國食品藥品監(jiān)督管理局2017 年公布的清單顯示：該年度有36 993 種含有聚乙烯或聚丙烯等微塑料的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品（洗面奶、沐浴露、口紅、眼影等）注冊，占當(dāng)年個(gè)人護(hù)理品登記數(shù)量的3.67%［13］。為減少微塑料污染的源頭，我國可以探索使用禁止將塑料微珠添加到個(gè)人護(hù)理品的政策管制機(jī)制。

2.3 尋找替代產(chǎn)品

由于塑料的應(yīng)用范圍十分廣泛，不能通過簡單的禁用解決污染問題，因此，尋找替代產(chǎn)品是解決問題的關(guān)鍵。替代產(chǎn)品應(yīng)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)端就盡量將生態(tài)問題納入考慮范圍。但當(dāng)前替代體系還不夠成熟，某些塑料產(chǎn)品找不到合適的替代產(chǎn)品，有些替代產(chǎn)品成本較高，大規(guī)模使用存在經(jīng)濟(jì)壁壘。例如，可降解材料生產(chǎn)的包裝袋是一般塑料袋成本的3～5倍，而且對溫度、濕度也有較高的要求。

2.4 擴(kuò)大公眾參與，改變消費(fèi)習(xí)慣

日常消費(fèi)使用的塑料制品，是塑料污染和微塑料污染的重大源頭。要從源頭上減少塑料的使用，必須提高公眾對塑料污染嚴(yán)重性及危害的認(rèn)識(shí)。

我國消費(fèi)品零售行業(yè)塑料袋年使用量約為5×1011個(gè)；快遞業(yè)塑料袋年使用量約1.47×1010個(gè)；各大網(wǎng)絡(luò)訂餐平臺(tái)餐盒和塑料袋年消耗量約為1.46×1010個(gè)［13］。急劇增長的塑料包裝使用量給塑料污染防治帶來巨大的壓力。

為從源頭上遏制不斷增加的消耗量，我國急需通過公眾教育引導(dǎo)消費(fèi)理念和消費(fèi)行為的改變減少塑料制品的使用頻率和數(shù)量，推動(dòng)塑料產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

3 前景和挑戰(zhàn)

第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，塑料開始得到廣泛使用。短短70 年時(shí)間，塑料已經(jīng)滲透到人類生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。1950—2015 年，人類共計(jì)生產(chǎn)了8.3×109t 塑料，其數(shù)量遠(yuǎn)超過其他人工合成材料。同時(shí)也累計(jì)產(chǎn)生了6.3×109t 塑料廢物，其中只有6×108t（9%）被回收利用，多數(shù)廢塑料被棄置于垃圾填埋場或在生態(tài)系統(tǒng)中累積［1］。

目前，塑料的產(chǎn)量仍然在逐年遞增。歐洲統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示：2016 年，全球塑料產(chǎn)量為3.35×108t，預(yù)計(jì)到2035 年塑料產(chǎn)量將再翻1倍，到2050年將高達(dá)1.124×109t。屆時(shí)世界海洋中的塑料碎片重量將超過魚類，幾乎全部海鳥都會(huì)誤食塑料碎片。

塑料給全球帶來的危機(jī)是各國共同面臨的難題。各國和各區(qū)域間的合作是治理塑料污染的重要?jiǎng)恿Α?003 年，聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)起了區(qū)域海洋治理方案——“海洋垃圾全球倡議”，該倡議涉及12 個(gè)區(qū)域，包括黑海、加勒比地區(qū)、東亞海域、東部非洲、南亞海域、羅馬海域、地中海、東北太平洋、西北太平洋、紅海和亞丁灣、東南太平洋、太平洋和非洲西部，旨在對海洋塑料污染進(jìn)行一系列治理工作。2013 年，歐盟委員會(huì)發(fā)布塑料廢品綠皮書，針對塑料制品的循環(huán)使用以及研發(fā)清潔的塑料制品這兩個(gè)方面征求公眾的意見和建議。2014 年，法國召開的海洋塑料垃圾污染防治會(huì)議討論了塑料垃圾的來源、所含的添加劑、吸附持久性有機(jī)污染物、在食物鏈間的傳遞、影響海洋環(huán)境等一系列問題。2016 年，意大利在預(yù)算法案中規(guī)定：自2019 年起禁止使用不可生物降解、不可堆肥的棉簽；自2020 年起禁止銷售含微塑料的化妝品。2017 年，加拿大出臺(tái)了《化妝品塑料微珠管理辦法》，禁止生產(chǎn)、進(jìn)口與銷售含塑料微珠的化妝品。

我國國家發(fā)展改革委、生態(tài)環(huán)境部在2020年聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》（發(fā)改環(huán)資〔2020〕80 號(hào)）（以下簡稱《意見》）。此次新出臺(tái)的限塑令主動(dòng)擴(kuò)大禁限范圍，明確塑料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)模式，列舉了諸多的可操作性措施，開啟了中國塑料污染治理的新階段?！兑庖姟窂姆ㄒ?guī)制度標(biāo)準(zhǔn)保障、政策支持、科技支撐和執(zhí)法監(jiān)督4個(gè)方面提出了支撐保障體系。

盡管各個(gè)國家和區(qū)域都開始意識(shí)到了塑料污染和微塑料污染的嚴(yán)重性，并采取了一些措施來減控污染，但在塑料污染如此嚴(yán)峻的形勢下，一個(gè)國家、一個(gè)地區(qū)的單獨(dú)努力和部分合作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在環(huán)境面前，人類是一個(gè)命運(yùn)共同體，只有秉持和平、普惠、共治原則，促進(jìn)多方達(dá)成共識(shí)，進(jìn)行合作，人類才有可能在這場無聲的戰(zhàn)爭中守護(hù)住我們唯一的家園。