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你这一年吃下了多少微塑料?

作者:马旖旎、季荣(南京大学环境学院),麦磊、曾永平(暨南大学环境学院)

塑料的大量使用以及随意抛弃导致其在环境中大量积累,由于塑料制品极难降解,其在环境中的存留时间可以达到100年甚至更长。如今人类已经感受到了反击。不仅海鲜“富含”微塑料,食盐也未能幸免。这警示我们:人类制造的塑料污染,已经遍布了地球的每一个角落。人类制造了塑料,使用了塑料,丢弃了塑料,最后塑料又可能通过微塑料回归人体。

何为微塑料?它的来源及分布?

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微塑料是指粒径<5 mm的塑料颗粒。微塑料在全球水生态系统中广泛分布,已经成为新的威胁水生生物甚至人类健康的隐患,其主要分布在水体、沉积物(沙滩和底泥)以及生物体中,并可随水力、风力作用进行长距离运输。由于微塑料密度小且具有漂浮性,水体中的微塑料主要集中在表层水中,各大海洋、河流及湖泊中均检测到一定浓度的微塑料(表1)。某些密度比水大的微塑料(如聚氯乙烯)和黏附有其他杂质的微塑料颗粒,会慢慢沉入水底,沉积在底泥中,Vianello等在威尼斯河底泥中就检测到了微塑料的存在。随着浪潮涌动,表层水的微塑料颗粒会被推送到沙滩或河岸并沉积下来,因此在很多沙滩或河岸均能检测到微塑料(表1)。生活在水中的各类生物由于对食物缺乏选择性,很有可能会误食微塑料颗粒,因此在很多水生生物体内也可以检测到微塑料(表1)。另外,Setälä等探究了微塑料在浮游生物食物网中的传输,Seltenrich 认为食物链中的微塑料污染与海鲜食品安全密切相关,而Yang等则直接在食盐中检测出微塑料,这些研究均表明微塑料污染与人体健康息息相关。

表 1不同环境介质中微塑料的分布情况

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* ABS指丙烯腈—丁二烯—苯乙烯聚合物;PE指聚乙烯;PP指聚丙烯;PS指聚苯乙烯;PET指聚乙二醇对苯二甲酸酯聚合物;PEVA指乙烯-醋酸乙烯共聚物;PY指乙烯-乙酸乙烯共聚物;AC指丙烯酸聚合物;PES指聚酯;PA指聚丙烯酸酯;PVC指聚氯乙烯

过去五十年中,塑料产品的生产和使用量急剧增长。据统计,2014年全球塑料制品的产量已经达到3亿吨,并且仍在持续增加。塑料的大量使用以及随意抛弃导致其在环境中大量积累,由于塑料制品极难降解,其在环境中的存留时间可以达到100年甚至更长。残留在环境中的塑料制品通过水流、风力和其他机械作用力以及紫外线,环境微生物等物理、化学和生物的共同作用,可以形成粒径更小的塑料颗粒——微塑料。已经有很多研究表明微塑料污染正成为世界性的问题,尤其是人类居住地附近的海岸,甚至在孤岛深海也有发现。

此外,微米塑料以及纳米塑料还是个人护理品中的添加成分,因为对个人护理品的生产和使用,使得微米塑料及纳米塑料可随生活废水直接进入环境。另外,研究还发现化纤类衣物在洗涤过程中会有大量衣物纤维通过洗衣机废水排入城市污水,从而进入环境。在人类活动频繁的区域,海口河流中的微塑料含量较高,表明微塑料的环境分布与人类活动密切相关。而微塑料一旦进入海洋或者大气层,将随着洋流以及大气流动而移动,从而分布到全球各地,严重威胁海洋环境和人类健康。总的来说,微塑料进入环境的途径可以归纳为以下几点:

(1)农用土壤中的废弃地膜等农业垃圾与水体中被丢弃的塑料(包装)垃圾在物理化学降解和碎化作用下逐渐形成粒径在5mm以下的微塑料颗粒;

(2)微塑料颗粒直接排放进入下水道或地表径流,以及通过堆放等方式进入土壤环境(例如,塑料的原料颗粒、通过珠粒喷漆的船体表面颗粒脱落、工业清洗产品、磨削研磨工艺产物等);

(3)个人护理用品(例如洗面奶等)中含有的微塑料颗粒、纤维多聚物等,衣物、地毯,以及其他聚酰胺(尼龙)、聚酯和聚丙烯酸纺织品上脱落的塑料颗粒和纤维等,可以进入城市排水系统。尽管在污水处理厂中,一部分微塑料可以通过初级沉降和浮渣清除等处理工艺被清除,并蓄积在污泥中,但仍有相当一部分微塑料颗粒残留在处理后的出水中,被排入地表水体。McCormick等的最新研究显示:有大量微塑料残留在污水处理厂处理后的出水中,并最终进入河流,是淡水生态系统中微塑料的重要来源。

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微塑料的毒性与危害

微塑料粒径微小,很容易被水生生物摄食。已经在端足类甲壳动物、沙蚕、藤壶、贻贝、十足甲壳类、海鸟以及鱼类等多种海洋生物体内发现了微塑料,这些微塑料颗粒会对水生生物个体造成影响,甚至产生毒性,从而影响生态系统安全。微塑料被浮游或底栖动物摄食后,可以妨碍浮游甲壳类生物的附肢运动,堵塞水生生物消化道并对其消化系统形成机械损伤,或者进入循环系统对动物组织造成伤害并且通过食物链影响上一层捕食者。此外,微塑料能显著影响鲟鱼的摄食率,影响大型蚤的运动能力和生殖健康,导致发育畸形。微塑料还有可能影响种群的活性和种群结构进而影响生态系统,研究表明,微塑料的存在可以影响绿藻的光合作用和呼吸速率,从而影响绿藻生长,并导致绿藻活性氧含量的增加,使得生态系统中的建群种生物滤食效率下降,蟹类的摄食和活性下降,最终使得生态系统中的种群分布发生改变。而海盐和水生生物体内的微塑料则会通过人类的摄氏或者食物链的传递进入人体,从而危害人类健康。

与微塑料相较,粒径更小的纳米塑料还有可能进入生物细胞内部,研究表明,纳米塑料可能积累在细胞溶酶体内,导致溶酶体破裂组织蛋白释放,产生比微塑料更大的危害。

污染物与微塑料共存时的生物富集和降解研究

有机污染物在水生生态系统中主要通过生物降解、光降解、化学降解和挥发等途径去除。如前所述,疏水性有机污染物(HOCs)极易与具有表面疏水性的塑料碎片,特别是小粒径的微塑料颗粒相结合。另外,塑料经过物理化学及生物降解等过程产生不规则形状以及丰富的表面官能团,可以影响有机污染物与微塑料之间吸附和结合的能力,从而改变他们在环境中的迁移能力。污染物在微塑料上的吸附/脱附行为还会严重影响其自由溶解态浓度,减缓污染物的转化。尽管负载有机污染物的微塑料具有较大的潜在生态风险,然而微塑料对水环境中共存污染物的降解、环境归趋,以及生物有效性的影响机制仍不清晰。

目前已经证实:污染物可以经由微塑料的生物摄入过程进入生物体内。这些吸附的有毒物质可以在生物体内脱附,并在生物体内累积。一些证据还显示塑料摄入和PCBs在海鸟体内的浓度呈正相关关系,这提示我们海鸟体内的部分PCBs可能是随塑料的摄取而带入。但也有许多模型研究指出,尽管微塑料有助于共存污染物在生物体内的生物富集和迁移,但也是随塑料和污染物特性而异的,甚至有研究者认为与直接从水体或者食物中吸收相比,微塑料携带的污染物迁移量几乎可以忽略。因此,微塑料如何影响其携带的有机污染物的环境行为和降解的机理,尤其是微塑料的种类、风化程度和粒径大小对不同种类的污染物的不同影响,以及环境条件如盐度、pH、生物表面活性剂等变化情况下的微塑料对污染物降解的不同影响将是未来研究的重要方向。

虽然,我们还不清楚这些微塑料对人类健康有多大的影响,但它们必定是无益的。地球是我们每一个人的,我们污染的环境,也正是我们生活的环境。不管微塑料的广泛存在是否直接威胁到人体健康,减少塑料的使用和丢弃——从而减少微塑料的产生,都是必要的,也是每一个人都可以做到的。我们个人有不可推卸的责任,拒绝使用含有微球的化妆品,减少塑料袋的使用,多使用可再生制品。毕竟“雪崩时,每一片雪花都有责任”。

本文主要内容摘编自《环境化学前沿》 第3章部分,本章作者:马旖旎、季荣(南京大学环境学院),麦磊、曾永平(暨南大学环境学院)。内容有编辑改动,段首段尾为编辑所加。

本文主要内容摘编自《环境化学前沿》 第3章部分,本章作者:马旖旎、季荣(南京大学环境学院),麦磊、曾永平(暨南大学环境学院)。内容有编辑改动,段首段尾为编辑所加。

文章来源:科学网

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