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环境中的微塑料
        导语:近年来,微塑料成为国际社会高度关注的环境问题。2016 年,联合国环境大会将海洋塑料垃圾和微塑料问题等同于全球气候变化等全球性重大环境问题。微塑料遍布各处,即使是那些看起来最荒僻无人烟的地区也有它们的身影。它们存在于海洋里,存在于动物的肠道内,也被人类所吞下。科学家们已经多次在世界上最偏远的地区(例如寒冷的北极海中)发现微塑料的身影。研究表明,每人每年大约摄入7万颗微塑料。随着我们对微塑料的了解越发深入,各种问题也越来越多。研究人员正努力探究其中,希望构建起对微塑料的更全面而清晰的认知,比如摄入微塑料对人体的健康影响、环境样品中微塑料的分析方法研究展望。在这个过程中,我们需要了解有关微塑料的一些令人惊讶的事实。

垃圾密布的海面

一 微塑料的定义及产生


微塑料污染在最近10年才逐渐得到重视,但实际上早在50年前就被发现。1971年秋季,海洋生物学家Carpenter首次注意到在棕色马尾藻垫中漂浮着一些奇特的白色斑点。经过一番调查,他发现那是一小块塑料。这一发现使人震惊,因为这意味着距离大陆有550英里的大西洋中部,可能已被成千上万的破碎塑料颗粒占领。

Carpenter发现的典型微塑料颗粒
而“微塑料”一词由英国普利茅斯大学的海洋生物学家Thompson教授于2004年提出。微塑料尺寸要比Carpenter发现的塑料颗粒小很多,是长度小于5mm的任何类型的塑料碎片的统称。当前存在两种微塑料分类:初级微塑料是指进入自然环境之前尺寸小于5mm的任何塑料碎片或颗粒,包括衣服的微纤维等;次级微塑料是指大型塑料产品通过自然风化过程进入环境后降解而产生的微塑料,来源包括水瓶、塑料袋等。


研究人员指出,人类每年生产约3亿公吨塑料,它们通过化妆品、服装和工业过程等各种来源,降解成数以万亿计的碎片潜伏在环境中。

微塑料来源


二 难以置信的微塑料污染


No.1海底中的微塑料


2020年的一项研究显示,当前有超过1400万吨的微塑料分布在全世界海洋的底部,它们分解自每年流入海洋的大量垃圾。这是第一项全球性的针对海底微塑料数量的估计,而1400万吨这个数据是以往小规模区域性研究结果的25倍。

 研究人员使用机器人潜艇从大澳大利亚湾(Great Australian Bight)的6处采样点收集了深海沉积物样本,并对其中51个样品进行了分析。这些采样点距海岸线380公里开外,位于3000米水深处。经过分析,研究者发现平均每克沉积物里含有1.26块微塑性碎片,这比过往数据要高得多。

      2019年5月,据美国有线电视新闻网报道,美国探险家维克托•韦斯科沃潜入马里亚纳海沟(离海平面10927米处),创造了人类潜水深度新记录,但他却带着一个坏消息回到地面:那里有塑料袋和一些糖果包装纸。

深海中的塑料袋和糖果包装纸

No.2 珠穆朗玛峰上也有微塑料


科学研究显示,不仅深海有微塑料污染(而且比我们想象的更严重),地球最高的山峰也有。

据尼泊尔政府统计,位于珠穆朗玛峰南坡的萨加玛塔公园,年游客人数约45000人,而这些登山者在山上却不止留下照片和脚印。

过去几年,陆续有报道称在珠峰上发现大量垃圾,包括粪便、塑料编织袋等,英国普利茅斯大学的“塑料侦探”伊莫金·纳珀(Imogen Napper)称珠峰为“世界上最高的垃圾堆”。

2020年11月20日,发表于Cell子刊的一篇论文指出,珠峰顶上除了这些肉眼可见的垃圾,还存在大量微塑料。

有科学家通过分析来自珠穆朗玛峰积雪和溪流的样本,找到了第一个存在于山上的微塑料污染的证据。

该研究团队于2019年将从珠峰采集到的样本送至实验室进行分析,发现其中存在大量聚酯、丙烯酸、尼龙和聚丙烯纤维——这些材料也出现在了登山者的衣物、帐篷以及登山绳中,足见一切并非偶然。

此外,他们还发现山脚下的大本营附近的微塑料浓度最高。

珠穆朗玛峰上发现的微塑料


No.3 飘散在海风中的微塑料


一项研究表明,塑料颗粒可以从海水转移到大气中,顺着风游走。研究人员在海洋飞沫(sea spray)中发现了塑料碎片,这表明它们是从海水中以“气泡”形式喷出来的。

海浪中的微塑料的尺寸在5~140微米。研究人员估计,每年有多达13.6万吨的微塑料通过海洋飞沫来到岸上。这一问题的根本原因还在于来自陆地环境的废弃物管理不善。



No.4 洗衣过程中释放的微塑料


曾有研究团队收集了从挪威特罗姆瑟市到北极的约1.9万公里范围内的近地表海水样品(来自1公里左右的深度),并发现其中绝大多数均有微塑料的身影——这充分说明了微塑料问题的严重性;而通过进一步的观察分析,他们判断合成纤维占微塑料总量的92%,其中73%为聚酯纤维,且最有可能来自纺织品制造业和洗衣业。



No.5 纸杯中的微塑料


一项研究发现,塑料制的杯子可能会将微塑料释放至杯中饮品。如果一个普通人每天通过纸杯饮下3杯普通的茶或咖啡,那么他将摄入7.5万个微塑料颗粒。一次性纸杯的90%~95%由纸制成,剩下的则为疏水性的塑料薄膜。

他们的研究方法是将热水倒入一次性纸杯中,静置15分钟,接着分析水中是否含有微塑料以及其他可能已从纸杯浸入的离子。

纸杯中的微塑料


No.6 胎盘中也有微塑料


曾有科学家在4名正常怀孕并分娩的健康女性的胎盘中发现了塑料颗粒——值得注意的是他们只对每个胎盘4%的成分进行了分析,这表明微塑料在胎盘里的总量实际上可能相当高。

尽管仍不清楚人体中的微塑料对健康的影响,但研究人员认为它们可能会将危险的化学物质带入体内,从而导致长期损害或破坏胎儿正在发育的免疫系统。

与此同时,他们也判断这些颗粒应该是由母亲吞咽或吸入体内的。


No.7 美英两国是微塑料污染“强国”


一项研究表明,并非每个国家制造的塑料污染都处在相同水平——美国和英国的人均塑料废弃物生产量超过任何其他发达国家;此外,美国产生的塑料废弃物总量最大,其居民制造塑料污染的能力排在世界第三位。

     根据2016年的最新数据,美国回收的塑料中有一半以上运往国外,其中大部分都进入了那些本就在管理塑料垃圾方面非常吃力的国家。研究人员表示,多年的废弃物出口操作掩盖了美国导致的塑料污染情况,而现在美国应该做点不一样的努力了。


No.8 甲壳类动物似乎能在几天内分解掉微塑料


2020年有一项研究发现爱尔兰的一种小型甲壳类动物可在短短几天之内就将塑料分解成微小的颗粒,这个速度比过往的估计快不少,令我们意识到了水生生物(包括淡水和海洋物种)快速消除微塑料的潜力。它们或许会成为帮助解决当前塑料危机的关键角色。

     爱尔兰科克大学的研究人员发现,一种在爱尔兰的淡水溪流中极为常见,名为Gammarus Duebeni的甲壳类动物能在不到100小时内把微塑料分解转变为纳米级的塑料碎片(尺寸小于1微米)。

Gammarus Duebeni


No.9 微塑料正在污染农业用地


有研究显示,微塑料正在污染农田和海洋,影响土壤与植物间的相互作用。不同类型农业活动所导致的微塑料污染量是不同的,但它们很可能会影响到所有土壤生物。值得一提的是,温室内外的土壤中,微塑料含量最高。

农业环境中潜在的微塑料来自包括下水道污泥、堆肥、污水灌溉、路面径流、大气沉降以及农业实践活动。另一方面,生物废弃物中的有机肥料似乎也是输出微塑料的重要来源,此前的研究表明,每年有10.7-73万吨微塑料被倾倒在了美国和欧洲的农业耕地上。


三 微塑料对健康的危害?


微塑料表面的电荷分布,可能引起生物异常的细胞活动,如细胞增生、变性、凋亡等。

微塑料本身含有有害化学物质,如壬基酚、双酚A、多氯联苯醚等。其中,壬基酚可干扰人体内分泌系统,双酚A有模拟雌激素的效果,两者均有毒性,而多氯联苯具有生殖毒性、致畸性、致癌性。

微塑料可能作为核心吸附环境中的其他有害物质,如铅、汞、镉、二噁英等,进入生物体内后可能被释放出来,从而严重危害生物的健康。

研究还表明,微塑料可以穿透生物的血脑屏障,出现在大脑中,可能影响神经系统;可以进入血液淋巴系统,进而可能影响造血免疫系统;通过减少卵细胞数量,降低精子数量和活力,从而对生物的生殖系统产生严重影响。

通过食物链的富集,微塑料最终会被人类摄食进入体内。维也纳的科学家已经从人体粪便中检测出了微塑料。

微塑料对人体的影响


四 微塑料的研究展望


微塑料污染及其生态效应已成为全球环境科学研究的热点。微塑料随海流漂流无国界,溯源追责非常困难。因此,建立快速高效的微塑料分析监测方法不仅能为我国的微塑料污染研究提供技术支持,也有助于我国在今后相关国际法规的制定处于有利地位。虽然已有学者在微塑料的样品采集、预处理、定性和定量分析方面做了广泛研究,但仍有很多问题需要解决。

     总体而言,环境样品中微塑料分析在以下4 个方面亟待加强与完善:

  • 建立微塑料的样品采集和预处理标准方法。由于采样方法不同,很多研究结果浓度单位表示截然不同,难以横向比较不同地区的微塑料污染程度。另外,不同分析方法在样品预处理过程的回收率亦有所差异,导致相同样品以不同方法分析获得的结果偏差较大。出台不同环境介质中的微塑料采集、预处理标准方法,加强分析方法全过程的质量保证与质量控制,以提高监测数据的准确性、可靠性与可比性。

  • 目前微塑料分析技术包括SEM、Pyr-GC-MS、FI-IR 等,但这些方法只能分析一种或几种参数。针对上述方法多具有破坏性,环境样品中微塑料含量有限的现状,开发复杂基底的低样品量、多参数分析方法会具有更广阔的应用前景。

  • POPs、全氟类化合物、多环芳烃、农药等有机污染物易富集在微塑料表面,而其复合毒理效应尚未可知。同时微塑料类型、成分、粒径大小以及表面结构的复杂性等都是影响其表面结合痕量污染物的影响因素,研发微塑料结合其他痕量污染物后的测定方法未来会成为微塑料分析方法的研究方向。

  • 推进纳米级微塑料监测、分析方法的研究。微塑料在环境外力作用下持续破碎,最终会形成纳米级塑料。由于尺寸的差异,现行微塑料分析方法并不完全适用于纳米级微塑料,亟待根据纳米级微塑料特性建立与之匹配的监测分析方法。

微塑料污染问题严峻


       结语:应对环境微塑料污染,全球在行动。早在2005年,“绿水青山就是金山银山”这句话就已被提出。时至今日,这句话背后所蕴藏着的环保理念以及可持续性发展的理念已经成为了我国国策,而作为社会的普通一员,我们能做的是正确认识微塑料污染,在日常生活中减少一次性塑料制品的使用,选用可循环使用的替代品,从而减少塑料垃圾的产生。实际上,随着我国政府逐步推进塑料垃圾问题的立法、修法工作,大力推进美丽中国建设,我们中华大地的自然环境,也正在变得更加美好。但即便如此,人类还有很多任务需要去完成,为了这个地球,更为了我们自己。

绿水青山就是金山银山
参考文献:
[1]王昆,林坤德,袁东星.环境样品中微塑料的分析方法研究进展[J].环境化学,2017,36(01):27-36.
[2]Napper et al. Reaching new heights in plastic pollution - preliminary findings of microplastics on Mount Everest. One Earth, 2020 DOI: 10.1016/j.oneear.2020.10.020
[3]首次确认!人体已被微塑料污染 污染源不仅是海洋.红星新闻.2018-10-24
[4]美探险家在马里亚纳海沟打破深潜记录,却带回沮丧消息:那有塑料袋.环球网.2019-05-14
[5]SAPEA, “A scientific perspective on microplastics in nature and society” (2019); https://doi.org/10.26356/microplastics.
[6]S. L. Wright, F. J. Kelly, Environ. Sci. Technol. 51, 6634 (2017).CrossRef
[7]]F. Kelly, J. C. Fussell, Philos. Trans. R. Soc. A 378, 20190322 (2020).
[8]C. M. Rochman et al., Environ. Toxicol. Chem. 38, 703 (2019).
[9]A. A. Koelmans et al., Environ. Toxicol. Chem. 50, 3315 (2016).
[10]J. Shi, D. Wu, Y. Su, B. Xie, Sci. Total Environ. 10.1016/j.scitotenv.2020.142775 (2020).
[11] F. Ribeiro et al., TrAC-Trend Anal. Chem. 111, 139 (2019).
[12]A. A. Koelmans et al., Water Res. 155, 410 (2019).
[13]S. L. Wright et al., Environ. Int. 136, 105411 (2020).
[14]A. I. Catarino, V. Macchia, W. G. Sanderson, R. C. Thompson, T. B. Henry, Environ. Pollut. 237, 675 (2018).
[15]D. Li et al., Nat. Food 1, 746 (2020).
[16]C. Q. Y. Yong, S. Valiyaveetill, B. L. Tang, Int. J. Environ. Res. Public Health 17, 1509 (2020).
[17]M. M. Gruber et al., J. Nanobiotechnology 18, 128 (2020).
[18]M. Prüst, J. Meijer, R. H. S. Westerink, Part. Fibre Toxicol. 17, 24 (2020). 15. L. Lu et al., Sci. Total Environ. 667, 94 (2019).

END


文本编辑:曲宝成
图文排版:王炫凯
来源:曲宝成 水产设施养殖与装备工程研究中心 微信公众号


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