我国科学家首次在南极海域发现「微塑料」,我们应当如何应对微塑料污染的危害?

栏目:科技资讯  时间:2023-08-10
手机版

  难以降解:我国科学家首次在南极海域发现微塑料微塑料是指尺寸小于5毫米的塑料碎片,目前,塑料是海洋垃圾的主要组成部分,全球每年生产的塑料超过3亿吨,其中,约有10%的塑料会进入海洋,这些塑料的化学性质稳定,难以降解,会在海里存在数百年以上。

  我们应当如何应对微塑料污染造成的危害?在日常生活中我们有哪些可以减少微塑料污染的注意事项?

  南极之前有一篇关于微塑料的综述,的是发在《 Science of the Total Environment》……具体原文链接如下:Microplastics in the Antarctic marine system: An emerging area of research 17年11月见刊的,17年2月投稿的。摘要页截图如下。

  ——————————以下是原答案和一些补充————————————做了一些删改,主要是去掉了一些语气偏激的内容

  刚好做微塑料的研究。

  现在整个学术界对微塑料的风险还没有定论……

  一边是做微塑料研究的科学家们千方百计的想证明微塑料的风险,另一边是一群科学家们隔三差五的就会在环境类顶刊上写个评论黑一下微塑料的研究。最关键的是,现在所有做出毒性效应的研究几乎都远大于环境相关浓度。之前有一个环境相关浓度对海鱼影响的发了science,结果涉嫌学术不端,被撤稿了……瑞典人。

  微塑料现在是环境科学领域内最好发文章的热点,在环境相关浓度的风险被证实之前,我觉得普通人和政府没有必要大惊小怪的去对微塑料特殊对待,实际上我们每天都能接触大量的微塑料。

  但是科学研究需要继续,需要证实或者量化环境相关浓度微塑料的风险,然后我们再需要采取下一步的行动,欧洲人现在真的走的过于远了……

  南极发现微塑料当然值得关注,虽然前人已有报道,但是可能这次我们的工作会更细致和全面,还是很期待相关文章的

  ———————————————1月15日更新————————————————

  昨天说了我对这个事件本身的看法,现在来正经回答一下问题,以下内容部分引自我自己的公众号文章:塑料污染,不仅仅是那些大家伙,更不仅仅在海里。

  什么是微塑料:

  在科学定义上,微塑料一般是指粒径小于5mm的塑料颗粒。不要问我为什么是小于5mm这个数字,没有为什么,就是科学共同体公认了这个数字……塑料垃圾从大到小 (Archipelagos Institute)

  微塑料如何形成的:

  一般我们认为微塑料的生成途径有两种:原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料是指工业生产中本身就会生产一系列的粒径小于1mm的塑料微珠,作为打磨剂添加到各种洗护用品中。而次生微塑料则是指由于风化、机械磨损和紫外辐射等物理化学作用的复合效应,大的塑料垃圾可以在环境中破碎成小的塑料颗粒,这些小颗粒只要小于5mm了,就成了微塑料洗面奶里面添加的塑料微珠,一种原生微塑料 (www.plasticfreeseas.com)

  由于体积更小,微塑料更容易进入生物体内。科学家们发现,小到水里的浮游动物、底栖蠕虫,大到各种鱼类、鸟类,甚至连海狮、海豹和鲸类都能够摄入环境中的微塑料。甚至有研究发现某些鹱形目鸟类(信天翁、海燕之类的)会因为微塑料表面附着的微生物所释放的化学信息素而误认为那是他们喜爱的食物。水中各种小型动物摄入的微塑料 ( Cole et al. 2013)

  微塑料到底有什么危害:

  正如我前面所说,目前这方面的问题恰恰是微塑料研究的热点,因为这些问题没有说的很清楚。目前大家关注的主要还是微塑料对海洋生物的危害,从最小的浮游生物到最大的鲸类,都有相关的报道。当然,不一定都是毒理学报道,有一些还是毒理的报道。目前在实验室研究已经有发现微塑料可能会影响水生生物的生长、营养吸收、繁殖、发育等等……甚至还有研究发现会影响生态系统的功能。韩国科学家综述的微塑料暴露试验的生物

  但是有几个问题:1.机理不清楚;2.机制不确定,ES&T曾经不止一次出现先过同一周那两篇文章一篇说微塑料有毒一篇说没毒的情况;3.实验室剂量远大于环境相关浓度(目前微塑料的环境相关浓度如果每升能超过10个就已经非常高了,而这个浓度在实验室那根本没法做暴露实验。)。

  但是微塑料的潜在风险还是值得我们重视,因为不仅仅是微塑料本身,更在于它上面吸附和添加的物质:

  由于塑料的疏水性特点,它们和环境中的有机污染物的结合能力也更强。再加上微塑料颗粒由于粒径小、比表面积大(面积/体积),对有机污染物的吸附能力要比大的塑料垃圾更强。而这些被塑料吸附的有机污染物就会随着塑料被生物的摄入进入生物体内,并可能在生物体内积累。

  更糟糕的是,塑料的生产过程本身就会添加一系列的物质用以改良塑料的性质。这些物质对塑料来说是好东西,可对我们人类健康来说就不一定了。随便举几个例子!塑化剂大家听说过吧?就是台湾黑心商人往饮料里加的那个,这是最重要的塑料添加剂之一。双酚A估计每个家里有baby的父母都有所耳闻,它可是重要塑料抗老化剂。阻燃剂可能大家有点陌生,塑料防火都靠它们,可是他们中的很多都已经被列入了《斯德哥尔摩公约》严控的持久性有机污染物名单。这些添加剂多少都有一些毒性或者是内分泌干扰效应。微塑料既然是来源于塑料,这些添加剂可以点都不会少,而且释放能力也一点都不弱!

  微塑料污染在哪里:

  人类对塑料污染的关注更多的是在海洋,微塑料也不例外。从2010年起,科学家们对海洋微塑料污染的关注越来越高。从大西洋东岸的欧洲沿海,到太平洋西岸的加州外海,从人口密度高航运发达的地中海,到人迹罕至的南北极地区,越来越多的研究表明微塑料污染普遍存在于各种海洋环境中。从大洋到近海到海岸再到海洋生物,微塑料的阴霾笼罩着海洋生态系统中的每一个角落。海洋中无处不在的微塑料污染,但是仅仅在海洋么? (YooeunChae & Youn-Joo An,2017)

  而我国由于承包了世界上最大比例的塑料产量、用量和废弃物排放量,不少研究都认为我国是世界上最大的海洋塑料污染输出国。《Science》在2015年曾经发表过一篇研究报道,估算了每年排入海洋的塑料垃圾的量,其中我国的量最大,另外今年新发表的几个做模型计算的文章(Nature communication和ES&T都有)也都有相似的判断。2010年世界各沿海国家向海洋排放的塑料垃圾,我国……(Jambeck et al., 2015)

  但是微塑料仅仅在海洋么?

  上面提到的Science论文估算的每年排入海洋的塑料垃圾的量,只占每年全球塑料垃圾产量的5%不到。那剩下的95%去哪里了呢?即使有很大一部分塑料垃圾被回收、填埋或者焚烧,还是不可能避免的会有大量塑料垃圾进入内陆水体,也就是和我们日常生产生活关系最为密切的水体!

  实际上,虽然同海洋相比内陆水体微塑料污染的研究还相对较少,但从目前的研究我们就能发现,内陆水体的微塑料污染风险一点也不比海洋低!科学家们在北美五大湖、德国莱茵河流域、瑞士和意大利的淡水湖泊甚至蒙古的偏远湖泊中都检出的含量不低的微塑料的存在。而更有意思的研究结果还在后面……相信也是大家更关心的,我们国内的情况!

  和欧美一样,国内的微塑料研究也是从海洋先起步的。从长江口到黄海东海,再到东南沿海的各条江河的入海口,再到海洋里的贝类,甚至包括海盐……我们国家沿海的微塑料污染情况一点儿都不比国外乐观。

  至于我们国家的内陆水体呢?

  我所在的学科组近年来刚好就在关注着我们国家内陆水体的微塑料污染情况。

  我们组在三峡库区和青藏高原湖泊里做了不少关于微塑料污染调查的工作。从我们组两年前发表在《Environmental Pollution》和去年刚刚发表在《Environmental Science & Technology》上的关于三峡库区支流微塑料污染的报道来看,三峡水库水中存在这大量的微塑料,且浓度远高于已有报道的其他水体,而且三峡水库的微塑料在水体、沉积物和鱼类体内都有分布。三峡水库水面漂浮的垃圾,其中很多就是塑料 (张凯 摄)我们实验室在三峡采集到的微塑料样品,右边是体式显微镜下照片(Zhang et al., 2015)

  在2015年藏北湖泊科学考察的过程中,我们还发现了藏北腹地人迹罕至的色林错流域的湖岸沉积物中竟然还有数量可观的微塑料存在。要知道,藏北地区的人口密度可能连东部地区的千分之一都不到啊!但即使如此低的人口密度,我们都能在藏北美丽的湖边看到人们丢弃的塑料垃圾。这些垃圾在高原强烈紫外线和干燥气候的作用下,最终形成了微塑料颗粒,进入可能很多人类都不曾踏足的环境中。我们组刚刚接收的一篇论文也报道了在青海湖的类似发现。色林错湖岸上采集到的微塑料 (Zhang et al., 2016)

  除了我们课题组外,其他国内科学工作者们在太湖和武汉的城市湖泊也发现了微塑料的大量赋存。这也和我国全球塑料最大生产使用国的身份相符,更是我们国家废旧塑料的回收利用率低、人们环保意识不强、废弃物管理水平落后,大量废旧的塑料制品被随意丢弃而进入到环境中的直接恶果。太湖和三峡微塑料浓度与世界其他研究中的对比

  好了,回头问题,我们应该做什么:

  正如我昨天所说,在科学研究确定微塑料污染的风险之前,我并不认为政策方面需要走很远,毕竟这可能会涉及很多的产业,会存在经济风险,在危害没确定之前,无法衡量政策的效益。

  但作为一个普通人,如果你觉得你想为去除微塑料污染做点什么,那还是可以有很多事情可以做的,最简单的就是减量!虽然微塑料的风险没有确定,但是大塑料的风险和危害是非常明确的,也是UNEP确定的新时期全球环境问题之一。如果我们尽量少的使用大塑料,那微塑料的生成也可能会响应的减少(我这里用的是可能)。另外就是塑料垃圾的处置,一定要回收再利用,不要随意丢弃到环境中。对于纤维来说,我个人倒是觉得还有待商榷。青海湖边的塑料垃圾 作者摄

  我们国家面临的环境问题很多,微塑料绝对不是最棘手的一个。面对环境问题,一般最保守的都是欧洲国家,所以他们对微塑料的法规也最严,研究也最关注,这波微塑料管理研究的节奏也是欧洲国家带起来的。美国相对而言会比欧洲国家开放一点,但是现在美加也已经有相关的禁止微珠添加的法律。我们国家目前至少开始禁止进口塑料垃圾了,这是个好事。虽然学术界对微塑料的危害还有很多争议,但是一定程度上的防患于未然并不是坏事。当然,我还是觉得我们国家有限的环保精力竟然更多的放到传统污染的治理上,这方面我们都没做好,就先别学着跑了。

  参考文献:Chae Y, An Y J. Effects of micro-and nanoplastics on aquatic ecosystems: Current research trends and perspectives. Marine Pollution Bulletin, (2017).Cole, Matthew, et al. "Microplastics as contaminants in the marine environment: a review." Marine pollution bulletin 62.12 (2011): 2588-2597.do Sul, Juliana A. Ivar, and Monica F. Costa. "The present and future of microplastic pollution in the marine environment." Environmental Pollution 185 (2014): 352-364.Galloway, Tamara S., Matthew Cole, and Ceri Lewis. "Interactions of microplastic debris throughout the marine ecosystem." Nature Ecology & Evolution 1 (2017): 0116.Jambeck, Jenna R., et al. "Plastic waste inputs from land into the ocean." Science 347.6223 (2015): 768-771.Su, Lei, et al. "Microplastics in taihu lake, China." Environmental Pollution 216 (2016): 711-719.Teuten, Emma L., et al. "Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife." Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 364.1526 (2009): 2027-2045.Wang, Wenfeng, et al. "Microplastics pollution in inland freshwaters of China: A case study in urban surface waters of Wuhan, China." Science of The Total Environment 575 (2017): 1369-1374.Wagner, Martin, et al. "Microplastics in freshwater ecosystems: what we know and what we need to know." Environmental Sciences Europe 26.1 (2014): 1-9.Yu, Xubiao, et al. "Occurrence of microplastics in the beach sand of the Chinese inner sea: the Bohai Sea." Environmental Pollution 214 (2016): 722-730.Zhao, Shiye, Lixin Zhu, and Daoji Li. "Microplastic in three urban estuaries, China." Environmental Pollution 206 (2015): 597-604.Zhao, Shiye, et al. "Suspended microplastics in the surface water of the Yangtze Estuary System, China: first observations on occurrence, distribution." Marine pollution bulletin 86.1 (2014): 562-568.Zhang K, Xiong X, Hu H, et al. Occurrence and Characteristics of Microplastic Pollution in Xiangxi Bay of Three Gorges Reservoir, China[J]. Environmental Science & Technology, 2017.Zhang K, Su J, Xiong X, et al. Microplastic pollution of lakeshore sediments from remote lakes in Tibet plateau, China[J]. Environmental Pollution, 2016, 219: 450-455.Zhang K, Gong W, Lv J, et al. Accumulation of floating microplastics behind the Three Gorges Dam[J]. Environmental Pollution, 2015, 204: 117-123.

  嗯...难得有一个问题我可以插上一嘴。之前在丹麦跟某位导师一起合作过一篇关于海洋微型塑料的小文章。 虽然主题是关于『城市污水处理厂(WWTPs)对微型塑料的处理效果』,但在 review 的部分也对当时全球和地区的微型塑料现状做过一个简单的整理,趁这个机会一起讲一讲。

  其实看到这个问题的时候我一点都没有感到惊讶,微型塑料(Microplastics)在海洋中广泛分布其实已经是学术界的共识,只不过过往的研究往往是在人类主要分布的亚洲、欧洲、北美和南美洲进行的,而南极洲由于人烟稀少,相关研究开展较少,所以在南极洲被监测到微型塑料只是时间问题。当然在此要恭喜并感谢该团队的研究填补了该领域的一个空白,因为在此之前,我国团队针对这方面的研究数量十分有限,且集中于个别热门地点,因此无论是研究的广度还是深度都不够好。

  根据当时我们的整理发现,各大洲均已经出现不同程度的微型塑料污染,其中以欧洲和北美较为严重,如比利时的学者发现在每千克沉淀物中最多发现了213.5个单位的微型塑料;而在加拿大进行的研究中,也发现每立方样品中有数千个单位的微型塑料(图1)。虽然这些研究还不够描绘微型塑料污染的总体状况,但是能为我们提供一些有用的线索。表1. 关于各地区微型塑料的研究整理(部分)

  从上面的整理可以发现,当前微型塑料的确已经在海洋中形成了广泛的分布,并且该分布与地区经济可能存在一定的相关性(纯属猜测,有待验证)。

  那么微型塑料的危害究竟有哪些?正如@lion 所提到的,在海洋中微型塑料既是海洋污染的直接参与者,同时也是海洋中各种污染物的运输载体。前者主要表现为微型塑料对海洋生物的物理伤害,正如图1中的场景,很多生活在微型塑料密度较高的海域的鱼类和海洋生物会不断摄入这些塑料进入体内,久而久之体腔中会积累大量塑料而无法排出,最终痛苦死去。另一方面,这些微型塑料往往在经过自然风化破碎后,形成锋利的锐角,从而在海洋生物体内不断造成伤口,这也是造成海洋生物死亡的一大因素。

  如果说微型塑料造成的直接伤害仅仅只是针对海洋生物,还没有对人类有什么直接影响的话,那么微型塑料作为污染物的运输载体就跟我们息息相关了。由于微型塑料普遍体积极小,从而使得比表面积很大,而又由于其成分各异,不乏大量表面粗糙的成分,因此对海洋中各种有机物和污染物的吸附作用十分明显(表2)。图2. 微型塑料对鱼类造成十分严重的直接伤害[1]表2. 关于微型塑料表面吸附污染物种类和浓度的简单整理

  在上面的表格里可以发现,附着于微型塑料表面的污染物主要是 PAHs、PCBs、重金属等,这些污染物一般业内被归为 POPs,即持久性有机污染物,其特点为在环境中停留时间长,对有机体的影响也更为久远。所以从这方面来看,真正应当引起重视的是微型塑料作为污染物的载体对人类的影响,即 POPs 被鱼类等水生生物吸收后通过食物链进一步在人体内富集。对于有兴趣的读者,我推荐可以读一读表格中两篇 global research 的文章[2-3],这两篇文章都是联合了全球多个国家的相关研究者对各地区污染物浓度的测量,数据更全面,得到的结论也都十分有趣。

  最后,我们该如何应对当前微型塑料如此泛滥的问题呢?其实我个人认为控制微型塑料的污染相比于其他类型的污染要相对容易,因为其来源较为单一、可控,主要为居民生活排放(当然也有一部分是由于大型塑料的自然风化和降解,这个来源相对广泛,本文暂时不作讨论)。目前微型塑料主要来自个人生活日用品的使用,如牙膏、各类面霜等,当初加入这些塑料的目的是为了提高产品的性能和使用体验(如增加与皮肤、牙齿的摩擦,起到更好的美白效果等),只不过当使用完毕后进入水体,如果不加处理就会通过多个渠道最终流入海洋。

  对于城市污水处理厂对微型塑料的处理效果,暂时还没有十分一致的结论。一方面,来自瑞典环境科学院(IVL)的研究者发现城市污水处理厂可以极大地截留水体中的微型塑料,同时现有的污水处理设施已经能满足该需求(截留率达到90%以上),而无需额外增加投资[4]。但另一篇发表在 EST 上的文章认为城市污水处理厂是造成微型塑料泛滥的一大原因,其出水是海洋微型塑料的一大源头之一[5]。按照当时我们的研究结论来看,我们倾向于认为 WWTPs 对微型塑料具备一定的截留能力(但无法达到瑞典的水平),但由于各地 WWTPs 处理方法、运行效果有差异,具体的结论还有待进一步的验证。但不管怎么说,将生活污水进行统一收集和处理一定可以降低向海洋排放微型塑料的总量。但是就目前而言,虽然已经取得了长足的进步,我国城市污水入网率依然有待提高。即便是首都北京,也有相关报道显示[6],截止2016年依然只有90%的城市居民污水进入了污水管网,被污水处理厂统一处理,其他地区的情况恐怕更加不乐观。

  所以,解决一切的当务之急,恐怕是加大污水管网建设,纳入更多的家庭和人口。

  以上是一点我了解到的情况,不足之处请不吝指正。

  Reference

  [1] https://gogreenr12.org/foreign/fish-mistaking-plastic-debris-ocean-food-study-finds/

  [2] Hirai H, Takada H, Ogata Y, et al.. Organic micropollutants in marine plastics debris from the open ocean and remote and urban beaches. Mar Pollut Bull 8 (2011): 1683-1692.

  [3] Ogata Y, Takada H, Mizukawa K, et al.. International Pellet Watch: Global monitoring of persistent organic pollutants (POPs) in coastal waters. 1. Initial phase data on PCBs, DDTs, and HCHs. Mar Pollut Bull 10 (2009): 1437-1446

  [4] Magnusson K, Noren F. 2014. Screening of microplastic particles in and down-stream a wastewater treatment plant. http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:773505/FULLTEXT01.pdf

  [5] McCormick A, Hoellein TJ, Mason SA, et al.. Microplastic is an Abundant and Distinct Microbial Habitat in an Urban River. Environ Sci Technol 20 (2014): 11863-11871.

  [6] 北京市水务局:2016年北京污水处理率达90%-千龙网·中国首都网

  谢邀。

  个人理解可能此题主要想问的是应对方法吧。

  从2个角度来说吧,减轻+适应,

  角度1:减少微塑料产量,塑料属于循环经济的一个重要部分,根据5R原则,既,1、免于使用 2、减少使用 3、产品替代 4、循环使用 5、回收利用,环境友好程度按数字递减。可以发现短时间内实现的可能性不高,仅能部分实现。个人或者家庭的话还是宣传教育减少使用吧,没有太好的办法。

  角度2:在减少微塑料生产的过程中(假定正在减少,实际可能相反)。不考虑未来的状况,根据当前的潜在风险寻找合理的适应性技术,例如水体净化技术,过滤技术,吸附技术,沉降与收集技术以及传说中的降解技术(成本及二次污染等问题),目前这些技术基本都是工业级的,民用级的只有过滤技术算是成熟的,当前的家用过滤装置多未针对微塑料进行工程设计,所以实际效果不明,数据不多,无法确定有效性,但是依然建议家里安装使用,如果不考虑成本可以装个小功率的工业级的,效果刚刚的。

  从实事求是的角度来说,微塑料这种东西我们真的没有太好的方法去处理,因为了解都谈不上,应对就更是为时尚早的想法了。

  塑料垃圾已在海洋中形成了“第七大陆”。事实上,这些塑料隐藏着一个巨大的灾难:它们会发生分解,形成微塑料,而后者的入侵范围远不止于海洋……

  这几年,研究人员在所有的采样中都发现了直径小于 5 毫米的微小塑料残余物,包括在受大型垃圾污染最少的地区也是如此。4 年前,微塑料这个概念还鲜有人提起,而 2016 年,相关的科学论文有几百篇,5 月还举行了一次国际会议,召集了 600 多名研究人员。必须指出,微塑料的这场入侵已经发展到了令人难以置信,甚至超乎想象的规模。海洋中的塑料纤维

  “我们拿到了最近几次北冰洋考察获取的冰芯,这几次考察的目的是寻找硅藻——一种单细胞的美丽藻类……然而,解冻过滤后,我们却在里面发现了彩色塑料碎片!”美国达特茅斯学院的蕾切尔·奥巴尔(Rachel Obbard)回忆起这事的时候,依然吃惊不已,“更惊人的是,这些冰芯的主要来源是北冰洋内部。”北冰洋,以及其他大洋——事实是,近年各大洋科考提取的表层海水样本,90% 都含有微塑料。地中海表层数厘米的海水中,合成材料微粒密度有时甚至和浮游动物密度相当。这几年对近岸海域进行的研究也很能说明问题:这些人工材料的小颗粒在新西兰、挪威、荷兰、黎巴嫩、法国、阿曼和日本等国近海都有出现,最多时甚至占所有取样沉积物的 3.3%。

  此外,“我们发现海底也到处是这些物质,甚至包括那些未曾研究过的海沟,”英国牛津大学海洋生物学家露西·伍德尔(Lucy Woodall)透露。比利时根特大学的研究人员在一份取自北大西洋豪猪深海平原的沉积物样本中发现了3 颗塑料微粒,那里在 4842 米的海水之下。

  这种新型入侵者不只出现在海洋,它们也在莱茵河、多瑙河、泰晤士河、长江、圣洛伦河、罗讷河还有塞纳河中大量出现。湖泊也未能幸免:2013 年瑞士学者发表的一份研究报告显示,日内瓦湖表面每平方千米有将近 22 万个塑料微粒,河岸上每平方米则有 1000 多个。甚至连那些离人类世界最远,保护得最好、最原始的湖区都难逃一劫:蒙古国的库苏古尔湖的污染程度已经达到每平方千米 2 万个塑料微粒。河流沉积物中的微塑料

  “无论什么地方,只要去找就都能找到。”丹麦奥胡斯大学生物学家让 - 皮埃尔·德佛尔热(Jean-Pierre Desforges)叹道。无所不在,的确是无所不在。比如在我们周围的空气中:2015 年巴黎东部马恩河谷大学(UPEM)在巴黎大区进行的采样显示,平均每天每平方米空气中会掉下 111 根塑料纤维。连生命体内部也不例外:科学家在东北太平洋浮游动物体内发现了微塑料的踪影,受污染的动物还有鲸鱼、螃蟹、海龟、海参、龙虾、海豹、海狗、牡蛎,以及贻贝——采集自加拿大的标本每一个体内有超过 30 个微塑料颗粒。印度尼西亚市场上采样的鲜鱼有 28% 含微塑料,含量为平均每条鱼含 5 个颗粒;法国国家工业环境和风险研究所(INERIS)2014 年进行的一项研究表明,法国河流内采样的野鮈鱼中,12% 至少含有一个塑料微粒。幼体鲈鱼中的微塑料

  这场无远弗届的污染已经影响到了最不可能影响到的产品。最近的两项研究透露,所有采样的法国和德国罐装蜂蜜中都发现了微塑料纤维——包括绿色、手工和山区产的蜂蜜,含量最高达每千克 660 个微塑料残留。《环境科学与技术》杂志( Environmental Science & Technology )2015 年发表的一篇分析显示中国的部分食盐含有微塑料,约为每 100 克含 55 到68 个颗粒;在采样的德国砂糖和啤酒中也得到了类似的发现。

  水、冰、空气、土地、肉……微塑料可谓全方位占领了我们的世界。说到底,这场入侵的规模恰与我们自上世纪 50 年代以来对塑料的疯狂消费成正比。这些长链碳氢分子的产量从未停止过增长,平均每年增加 9%,2015 年达到了 3.22 亿吨。8% 以上的石油产量被用来制造这种木材、玻璃和钢材的理想替代品,从没人对此有过抱怨。塑料是一种神奇的材料,轻便耐用,抗腐蚀,可塑性强,绝缘,而且便宜。想想购物袋和塑料瓶里的聚乙烯,想想渔网、桶罐和特百惠塑料容器里的聚丙烯,包装里的聚苯乙烯,轮胎、鞋底和保险杠里的聚氨酯,想想衣服和面料里的腈纶,管子里的聚氯乙烯,计算机设备里的聚碳酸酯……还有我们的牙膏和去皮化妆品里加入的塑料微珠。a)人造草皮足球场的微塑料 b)被雨水冲走后在其他土地上发现了来自足球场的微塑料

  伴随着 60 年大量生产的,却是 60 年对塑料垃圾的放任自流和有限的回收利用——在法国,只有 25% 的塑料包装被回收。根据 2015年《科学》( Science )杂志上发表的一份研究,每年有 480 万到 1270 万吨的塑料进入海洋。于是就有了今天的结果。“仔细想来,很显然这样的趋势之前就形成了。”加拿大多伦多大学海洋生物学家切尔西·罗什曼(Chelsea Rochman)表示。面对那些倾入海洋与河流的塑料垃圾,面对它们粉化形成的包裹一切的微塑料颗粒,扮无辜装惊讶已经很难再行得通了。Adventure Scientist 收集的微塑料数据图

  为什么人们之前没有预料到这样的局面?法国国家科研中心图卢兹保尔·萨巴蒂耶大学分子作用及化学、光化学反应实验室(IMRCP)的亚历山德拉·特尔·阿勒(Alexandra Ter Halle)指出:“工业界对塑料产品在正常使用年限中的老化情况进行了许多研究,仅此而已。

  对于这些材料在环境中的分解几乎没做过任何实验。”事实上,质量工程师丝毫不关心他们手下的塑料玩意将如何在日晒、波涛、水流、大风、海水,以及微生物的共同作用下分解。至于其他参与者……“之前只有一些海洋学家和生物学家为了塑料垃圾问题而奔走,然而他们对这些材料并没有很深入的了解;化学家也只是最近才开始研究这些问题。”法国勒芒分子和材料研究所(IMMM)化学家法比安娜·拉加德(Fabienne Lagarde)介绍道,“这些聚合物产品能保持完整的时间似乎甚短,分解速度可能比我们预想的快得多。”在爱尔兰海滩上的聚苯乙烯泡沫珠

  实验室里进行的第一批实验揭示,这一过程有着超乎预料的复杂程度。紫外线辐射能够破坏聚合物分子长链这一点已经非常清楚,但分解颗粒本身的几何形状和大小随后会影响分解速度,而分解后碎片的扩散路径则更是难以捉摸。“随着分子不断变短,物体表面不断蚀化,分解颗粒本身的化学和力学性质将发生质的改变。比如浮动性就会不一样。”法比安娜·拉加德指出,“会有一些未知机制介入,所以今天我们还无法推断出一个塑料瓶最终会变成什么样子。”

  有些重塑料,如聚碳酸脂,会自然而然沉入海底。而密度较小的塑料,如聚乙烯,则会在水面漂浮,但也有可能在涡流的作用下,或是受到在自己身上附生的生物和海藻的重压而下沉……这些生物中,有些可能会在没有光线的海洋深处渐渐死去,从而卸下一部分塑料垃圾的负担,使它们重新回到水面。

  “我们只能根据对洋流的了解来追踪水面塑料去向,”英国伦敦帝国学院的海洋学家罗南·麦克亚当(Ronan McAdam)解释道,“问题是进入海洋的塑料只有 1% 会浮在水面!”这表明还有大量微塑料周转于水下,或(暂时或长期)存在于海洋生物或鸟类的体内,或冲上海滩,少不了还有大批沉积于海底。

  然而,大型垃圾的分解并非这场微塑料大入侵的唯一原因,还有其他更为隐匿的源头。英国一项研究证明,用洗衣机洗一件聚酯或腈纶衣服,就会有至少 1900 根塑料纤维进入洗涤用水。要知道,某些化妆品每次用完都会给环境增添数千个塑料微粒。即便净化站能够将这些微塑料垃圾中的 90% 拦截下来,但剩下来的还是会残留在净化泥中,时常被撒入农田。同时,“汽车轮胎的磨损不断将微塑料释入空气;而且我们丝毫没有意识到,空气中还充斥着我们身上合成面料磨损释放出的大量塑料纤维。”巴黎东部大学水文、环境和城市系统实验室研究员强尼·加斯贝里(Johnny Gaspéri)陈述道。这些纤维在风力作用下会散落到最纯净的湖水上,或是落到蜜蜂采集花蜜的鲜花上,落到用来酿造啤酒的大麦上,最不济落到地上,然后被一场大雨冲入最近的水体。在2014年西北夏威夷群岛海洋垃圾清除任务期间看到的微塑料

  那又怎样?在杀虫剂和内分泌干扰剂频频敲响警钟的今天,塑料似乎很难让人感到害怕:毕竟,这种材料本身化学性质不活跃,又是取自石油、天然气这些自然界的化石……只是,在最近几个月的实验结果面前我们很难无动于衷:沙蚕( A.marina )在高密度聚苯乙烯环境中暴露 28 天后,开始出现炎症反应,活力也明显下降;法国海洋开发研究院(IFREMER)的实验室将太平洋长牡蛎在超高密度聚苯乙烯环境中暴露两个月后,其繁殖能力下降了 41%;鲈鱼鱼苗在模拟环境微塑料浓度的实验条件下生存一段时间后,出现了发育迟缓,而且对天敌的危险性气味也不再有反应。

  有些纳米级塑料碎片是目前的分析从未涉及到的。“ 海洋学家采样一般用的是‘蝠鲼网’,这种网网眼 直 径 为 0.33 毫 米,最开始是为捕捉浮游生物而设计的。所以无法捕捉直径更小的物体。”法比安娜·拉加德指出。结论:要在自然界中采集、发现这些微小的合成材料碎片,目前还有着很大的技术障碍。小虾中的微塑料

  问题是这些纳米微塑料有可能像某些工业制造的纳米颗粒一样,穿过肠道的屏障,将污染带入我们的循环系统、内脏,甚至细胞中。“目前在这方面没有任何文献可以参考。” 阿兰 - 克劳德·鲁多承认,“我们感觉找到了一个问题,却不知它会把我们带向何处。”“纳米塑料正在成为一个新的热门研究领域,”法比安娜·拉加德强调,“随着塑料的不断分解以及新塑料残留的产生,纳米塑料颗粒的数量正呈几何级数增长。现在只是开始而已……”

  这只是这场塑料入侵的开始,这场入侵不会止步于占领湖海山川、占领花粉,它可能会在某一天延伸至人体最隐秘的角落。

  而这一切,我们之前竟从未料到。

  撰文 Vincent Nouyrigat

  编译 邹沁

  人类用科学创造了一种“永恒”的材料,使用之后又想把它彻底扔掉。但目前来看,这似乎是不可能的,它没有“离开”,每一块曾经被创造出来的塑料仍然与我们同在。

  撰文 | 祝叶华

  小时候,大人常警告我们说“口香糖不要咽下去,会粘住肠子”,当然后来我们都知道了,误吞下去的口香糖会随着粪便一道离开我们的身体。

  现代许多口香糖的胶基是由合成橡胶制成的,根据我们上一篇文章《每周吃掉一张信用卡:勤洗衣服功不可没》所讲到的,口香糖也含有塑料。塑料不消化,吃下去“穿肠过”,拉出来就是了。但是,事情好像并没有那么简单。虽然环境中的塑料袋或塑料水瓶会被分解到不再碍眼的程度,微小的碎片仍然会被动物和人类摄入。事实上,在鱼类和哺乳动物体内已经发现了微塑料,而现在,新的研究发现,微塑料无孔不入,人类胎盘中也发现了它的踪迹。

  人类胎盘中首次发现微塑料

  2018年10月23日,维也纳医科大学的研究人员在欧洲胃肠病学会议上宣布,在人类粪便中检测到了微塑料的存在,微塑料进入人类胃肠道成为既定事实。一项针对北京青年人粪便中微塑料含量的调研结果也发现,微塑料普遍存在于受试者的粪便中[1]。

  2020年8月,美国化学会年会上又曝出更惊人的发现:人的肺、肝脏、脾脏和肾脏组织样本中均检测到了微塑料的存在[2]。这一发现证实,微塑料进入人体后并非仅在消化系统过往和停留,它们同样会“渗透”到其他组织中。不过让人万万没有想到的是,这些被“渗透”的组织也包含人类胎盘。

  2021年1月,Environment International刊登的一项研究提供了塑料“攻占”人类胎盘的“铁证”。研究人员分析了6名18至40岁的正常怀孕的健康妇女的胎盘,6个胎盘中有4个发现了微塑料的存在,共检测出12个球形或不规则的微塑料碎片,尺寸介于5~10μm(与红细胞大小类似)间,其中5个颗粒位于与胎儿相连的胎盘部分,4个颗粒位于与母体子宫相连的部分,3个颗粒位于包围胎儿的细胞膜内。12个碎片中,有3个被明确地鉴定为聚丙烯 (塑料瓶和瓶盖就是用这种材料制造的),剩余的9个被认定为涂料类材料,可能来自化妆品、指甲油、牙膏、面霜、身体乳、粘合剂的碎片等。该研究得到了伦理委员会的批准,研究人员用一种确保胎盘不会与外界任何塑料器具或工具接触的方法收集了胎盘[3]。

  以上研究揭示出,微塑料不仅存在于周围环境中,在人类身体中竟然也普遍存在,究竟这些微塑料是如何进入人体,且进入人体后对健康危害有多少大?

  微塑料进入人体的多种途径

  微塑料尺寸很小,大多情况下并不可见,但这并不妨碍它们潜伏在我们的周围。简单来说,只要我们呼吸和进食,微塑料就会找到潜入人体的时机。

  2019年5月,世界野生动物基金会委托澳大利亚纽卡斯尔大学(The University of Newcastle)评估了人类从自然界摄入微塑料的量。研究人员分析和综合现有的关于人类摄入塑料的文献后,估算出人们平均每周摄入大约2000个微型塑料颗粒,这当于一张信用卡的重量。这些微小的颗粒有多种来源途径,其中包括人造衣物纤维、牙膏或洗面奶中的微珠,或更大塑料片的分解[4]。

  在纽卡斯尔大学计算的52项研究中,有33项研究着眼于食品和饮料中的塑料消费。这些研究重点列出了一系列含有微塑料的常见食品和饮料,如饮用水、啤酒、贝类和盐。水是人塑料摄入微塑料最大的来源,普通人每周仅通过饮用瓶装水或水龙头就能消耗多达1769粒塑料。贝类是塑料摄入的第二大来源,平均每个人每周摄入多达182个微粒(0.5克)。

  塑料进入人体的第三大途径是呼吸吸入。该研究调查了16篇关于室外和室内空气质量的论文。结果发现,室内空气中塑料污染较室外严重。这是因为室内空气循环有限,而合成纺织品和家居灰尘是空气中微塑料最重要的来源之一。这个估计非常保守,但也暗示了一个事实,暴露在空气中的微塑料可能很大程度上取决于当地的条件和生活方式[5]。

  除空气吸入和常规的饮食的摄入外,更多让人意想不到的途径,在冲刷着人类的认知。

  2019年加拿大化学工程师Nathalie Tufenkji发现了关于茶包的残酷事实:喝茶包=喝塑料!他们将任意选购的4种品牌的茶包(两种是尼龙材质,两种是PET材质)在热水中浸泡5分钟后发现,上百亿颗塑料存在于茶水中,其中有116亿个塑料微颗粒和31亿个纳米塑料微颗粒,另外还检测到了少量的砷、铝、铅和铬等重金属物质[6]。

  2020年10月发表在Nature Food上的研究则对占全球奶瓶市场三分之二的10种聚丙烯奶瓶进行了测试,结果发现在冲泡配方奶的过程中,聚丙烯奶瓶会释放出高水平的微塑料,且温度和微塑料释放之间存在很强的关联,温度较高的液体 (配方奶粉或用于给奶瓶消毒的水) 会导致更多微塑料的释放。具体数据显示,聚丙烯奶瓶中每升加热的液体可释放130万至1600万颗微塑料以及数万亿颗尺寸更小的纳米塑料。其他聚丙烯塑料制品 (水壶、午餐盒) 也会释放出类似水平的微塑料颗粒。

  图:不含双酚A的聚丙烯奶瓶丨来源:http://Amazon.com

  研究小组还进行了一项全球调查,并估计了48个地区12个月婴儿接触微塑料的情况。按照现行的奶瓶消毒和喂养配方制备指南,婴儿每天平均接触量超过100万颗微塑料。大洋洲、北美和欧洲的潜在接触水平最高,分别为每天210万、228万和261万颗微塑料[7]。

  这些数字看起来触目惊醒,但是科学家们仍旧表示,由于方法和数据的限制,人类摄入塑料的数值可能被低估了。

  微塑料对人体的危害到底有多大?

  人类关于微塑料对海洋和淡水生物及生态系统影响的知识正在不断扩大,但对接触微塑料可能对人类健康产生何种影响的了解却仍存在巨大的知识空白。

  1998年,一项发表在Cancer Epidemiol Biomarkers Prevention上的文章称,研究人员在人体肺部中发现了吸入纤维素和塑料纤维。该研究用到的肺癌标本和非肿瘤性肺组织的标本来源于肺肿瘤切除的病人。科学家使用层流罩阻断了外来纤维和塑料的污染,结果发现,在这些新鲜的肺组织中可以反复观察到异质性纤维的存在。用偏振光检查肺组织的病理切片,发现这些吸入的异质性纤维是纤维素和塑料纤维。研究人员猜测吸入肺部的微塑料可能是来源于空气中[8]。

  塑料本身是一种惰性物质,为了增加其柔韧性、硬度和耐热性,同时也让塑料的颜色更加丰富多彩,许多用塑料制成的工业和日用产品中都含有可以干扰荷尔蒙的化学物质——内分泌干扰物 (Endocrine-Disrupting Chemicals, EDCs),这些物质会对人体健康造成长期影响。

  据保守估计,目前使用的EDCs超过1000种。从塑料中渗出并威胁健康的已知的内分泌干扰物包括双酚A(BPA)、阻燃剂、邻苯二甲酸盐、紫外线稳定剂以及铅和镉等有毒金属。含EDCs的塑料广泛应用于建筑、地板、食品包装、炊具、儿童玩具、休闲用品、家具、家用电器、纺织品、汽车和化妆品中。2020年国际内分泌协会公布的一项报告中揭示,我们每天在家里和工作中使用的许多塑料都使我们暴露在内分泌干扰化学物质的有害混合物中[9]。

  EDCs会从微塑料中“逃离”,暴露在人群中。在塑料产品的整个生命周期中,EDCs与人体的接触普遍存在。而对人体样本的检测一致表明,几乎所有被检测的人体内都有EDCs。它们还能结合和积累周围环境中的有毒化学物质,如海水和沉积物,充当有毒化合物的载体。

  2019年,北京大学研究人员研究由邻苯二甲酸酯暴露所导致的中国普通人群男性不育、成人肥胖症和糖尿病这三种疾病所造成的疾病负担的估算结果。仅2010年一年,中国由于邻苯二甲酸酯类化学品暴露导致的男性不育、成人肥胖和糖尿病三种疾病的发病数约为250万起,医疗费用约达572亿元;其中,领苯二甲酸酯对男性不育的影响最为显著,其次分别是成人肥胖和糖尿病[10]。

  来源:http://unsplash.com

  随着塑料生产和使用的增加,人类与塑料的接触也在增加。由于微塑料十分复杂,我们对其在环境中的旅程及其对生物体和生态系统的影响仍然知之甚少,还需要进行进一步的研究,以确定微塑料在环境中的分布模式及其对人类健康的影响。

  参考文献

  [1]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720378761.

  [2]https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2020/august/micro-and-nanoplastics-detectable-in-human-tissues.html.

  [3]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412020322297.

  [4]https://d2ouvy59p0dg6k.cloudfront.net/downloads/plastic_ingestion_web_spreads.pdf.

  [5]https://d2ouvy59p0dg6k.cloudfront.net/downloads/plastic_ingestion_web_spreads.pdf.

  [6] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b02540.

  [7] https://www.nature.com/articles/s43016-020-00171-y.

  [8] https://cebp.aacrjournals.org/content/7/5/419.

  [9]https://www.endocrine.org//media/endocrine/files/topics/edc_guide_2020_v1_6chqennew-version.pdf.

  [10]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969719302852#!.

上一篇:政治学原理形考作业
下一篇:如何回答周杰伦的艺术之问:第一名还要怎么变?