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人類一年吃下多少微塑料?雪崩時,每一片雪花都有責任

塑料的大量使用以及隨意拋棄導致其在環境中大量積累,由於塑料製品極難降解,其在環境中的存留時間可以達到100年甚至更長。如今人類已經感受到了反擊。不僅海鮮「富含」微塑料,食鹽也未能倖免。這警示我們:人類製造的塑料污染,已經遍布了地球的每一個角落。人類製造了塑料,使用了塑料,丟棄了塑料,最後塑料又可能通過微塑料回歸人體。

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何為微塑料?它的來源及分布?

微塑料是指粒徑

1不同環境介質中微塑料的分布情況

* 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指聚乙二醇對苯二甲酸酯聚合物;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

過去五十年中,塑料產品的生產和使用量急劇增長。據統計,2014年全球塑料製品的產量已經達到3億噸,並且仍在持續增加。塑料的大量使用以及隨意拋棄導致其在環境中大量積累,由於塑料製品極難降解,其在環境中的存留時間可以達到100年甚至更長。殘留在環境中的塑料製品通過水流、風力和其他機械作用力以及紫外線,環境微生物等物理、化學和生物的共同作用,可以形成粒徑更小的塑料顆粒——微塑料。已經有很多研究表明微塑料污染正成為世界性的問題,尤其是人類居住地附近的海岸,甚至在孤島深海也有發現。

此外,微米塑料以及納米塑料還是個人護理品中的添加成分,因為對個人護理品的生產和使用,使得微米塑料及納米塑料可隨生活廢水直接進入環境。另外,研究還發現化纖類衣物在洗滌過程中會有大量衣物纖維通過洗衣機廢水排入城市污水,從而進入環境。在人類活動頻繁的區域,海口河流中的微塑料含量較高,表明微塑料的環境分布與人類活動密切相關。而微塑料一旦進入海洋或者大氣層,將隨著洋流以及大氣流動而移動,從而分布到全球各地,嚴重威脅海洋環境和人類健康。總的來說,微塑料進入環境的途徑可以歸納為以下幾點:

(1)農用土壤中的廢棄地膜等農業垃圾與水體中被丟棄的塑料(包裝)垃圾在物理化學降解和碎化作用下逐漸形成粒徑在5mm以下的微塑料顆粒;

(2)微塑料顆粒直接排放進入下水道或地表徑流,以及通過堆放等方式進入土壤環境(例如,塑料的原料顆粒、通過珠粒噴漆的船體表面顆粒脫落、工業清洗產品、磨削研磨工藝產物等);

(3)個人護理用品(例如洗面奶等)中含有的微塑料顆粒、纖維多聚物等,衣物、地毯,以及其他聚醯胺(尼龍)、聚酯和聚丙烯酸紡織品上脫落的塑料顆粒和纖維等,可以進入城市排水系統。儘管在污水處理廠中,一部分微塑料可以通過初級沉降和浮渣清除等處理工藝被清除,並蓄積在污泥中,但仍有相當一部分微塑料顆粒殘留在處理後的出水中,被排入地表水體。McCormick等的最新研究顯示:有大量微塑料殘留在污水處理廠處理後的出水中,並最終進入河流,是淡水生態系統中微塑料的重要來源。

微塑料的毒性與危害

微塑料粒徑微小,很容易被水生生物攝食。已經在端足類甲殼動物、沙蠶、藤壺、貽貝、十足甲殼類、海鳥以及魚類等多種海洋生物體內發現了微塑料,這些微塑料顆粒會對水生生物個體造成影響,甚至產生毒性,從而影響生態系統安全。微塑料被浮游或底棲動物攝食後,可以妨礙浮游甲殼類生物的附肢運動,堵塞水生生物消化道並對其消化系統形成機械損傷,或者進入循環系統對動物組織造成傷害並且通過食物鏈影響上一層捕食者。此外,微塑料能顯著影響鱘魚的攝食率,影響大型蚤的運動能力和生殖健康,導致發育畸形。微塑料還有可能影響種群的活性和種群結構進而影響生態系統,研究表明,微塑料的存在可以影響綠藻的光合作用和呼吸速率,從而影響綠藻生長,並導致綠藻活性氧含量的增加,使得生態系統中的建群種生物濾食效率下降,蟹類的攝食和活性下降,最終使得生態系統中的種群分布發生改變。而海鹽和水生生物體內的微塑料則會通過人類的攝氏或者食物鏈的傳遞進入人體,從而危害人類健康。

與微塑料相較,粒徑更小的納米塑料還有可能進入生物細胞內部,研究表明,納米塑料可能積累在細胞溶酶體內,導致溶酶體破裂組織蛋白釋放,產生比微塑料更大的危害。

污染物與微塑料共存時的生物富集和降解研究

有機污染物在水生生態系統中主要通過生物降解、光降解、化學降解和揮發等途徑去除。如前所述,疏水性有機污染物(HOCs)極易與具有表面疏水性的塑料碎片,特別是小粒徑的微塑料顆粒相結合。另外,塑料經過物理化學及生物降解等過程產生不規則形狀以及豐富的表面官能團,可以影響有機污染物與微塑料之間吸附和結合的能力,從而改變他們在環境中的遷移能力。污染物在微塑料上的吸附/脫附行為還會嚴重影響其自由溶解態濃度,減緩污染物的轉化。儘管負載有機污染物的微塑料具有較大的潛在生態風險,然而微塑料對水環境中共存污染物的降解、環境歸趨,以及生物有效性的影響機制仍不清晰。

目前已經證實:污染物可以經由微塑料的生物攝入過程進入生物體內。這些吸附的有毒物質可以在生物體內脫附,並在生物體內累積。一些證據還顯示塑料攝入和PCBs在海鳥體內的濃度呈正相關關係,這提示我們海鳥體內的部分PCBs可能是隨塑料的攝取而帶入。但也有許多模型研究指出,儘管微塑料有助於共存污染物在生物體內的生物富集和遷移,但也是隨塑料和污染物特性而異的,甚至有研究者認為與直接從水體或者食物中吸收相比,微塑料攜帶的污染物遷移量幾乎可以忽略。因此,微塑料如何影響其攜帶的有機污染物的環境行為和降解的機理,尤其是微塑料的種類、風化程度和粒徑大小對不同種類的污染物的不同影響,以及環境條件如鹽度、pH、生物表面活性劑等變化情況下的微塑料對污染物降解的不同影響將是未來研究的重要方向。

雖然,我們還不清楚這些微塑料對人類健康有多大的影響,但它們必定是無益的。地球是我們每一個人的,我們污染的環境,也正是我們生活的環境。不管微塑料的廣泛存在是否直接威脅到人體健康,減少塑料的使用和丟棄——從而減少微塑料的產生,都是必要的,也是每一個人都可以做到的。我們個人有不可推卸的責任,拒絕使用含有微球的化妝品,減少塑料袋的使用,多使用可再生製品。畢竟「雪崩時,每一片雪花都有責任」。

本文主要內容摘編自《環境化學前沿》第3章部分,本章作者:馬旖旎、季榮(南京大學環境學院),麥磊、曾永平(暨南大學環境學院)。內容有編輯改動。

主編:江桂斌,劉維屏

北京:科學出版社, 2017.10

ISBN 978-7-03-054637-1

責任編輯:朱 麗 楊新改

環境化學是一門研究有害化學物質在環境介質中的存在、特性、行為、效應及其控制技術原理和方法的學科。經過40多年的快速發展,我國環境化學在學科建設、人才培養、隊伍規模、國家目標和國際影響等方面均取得了長足進步,已成為化學的一個重要分支、環境科學的主流與核心組成部分。

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