海洋中的塑料和微塑料污染

王维 徐桂亮

摘要：本文通过对我国海洋塑料及微塑料污染现状进行分析，研究海洋和海岸环境中的微塑料污染的分布与变化。我国作为塑料生产和使用的大国，需要完善管理和技术体系，加强监控，并将微塑料的相关研究成果汇总至相关管理部门，制定控制和减少微塑料污染的政策和法规，减少塑料垃圾向环境的输入。

关键词：海洋微塑料;塑料;污染物;防治方法

一、塑料及微塑料污染现状

塑料是海洋垃圾的主要组成部分，约占海洋垃圾的60%～80%，在某些地区甚至达到90%～95%，并且以每年递增的趋势增长。据报道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，而事实上我们所消耗的每一片塑料最终都有可能进入大海。难以降解的塑料在环境中会存在百年以上，从而对环境造成持久性影响。有研究表明，自20世纪50年代开始大规模生产塑料至今，人类已经生产了83亿吨塑料，其中的63亿吨已成为垃圾。仅有9%的塑料垃圾被回收利用，12%被焚烧，79%则进入了垃圾填埋场或自然环境中。若不改变塑料生产模式和固废管理模式，到2050年人类将会产生120亿吨塑料垃圾。

微塑料是指粒径<5mm的塑料碎片，其化学性质较为稳定，可在海洋环境中存在数百至数千年。海洋中漂浮的微塑料不仅能够给各种微生物提供生存和繁殖场所，还可以富集多种有毒化学物质。目前对微塑料潜在危害的研究虽然刚刚起步，但已成为海洋热点问题，李克强总理也曾强调过海洋中的微塑料污染，因此，在全球塑料生产仍在逐年增加和微塑料污染逐步累积加重的形势下，研究微塑料的环境行为、生态影响以及微塑料污染的控制手段等已经成为海洋生态研究的重要内容。

二、海洋微塑料的来源

目前已知的海洋中微塑料的来源包括陆源输入、滨海旅游、船舶运输和海上养殖捕捞等。陆源塑料垃圾的输入是海洋中塑料污染的主要来源，包括人类生活中有意或无意丢弃的塑料废弃物、被暴风雨冲刷到海洋的陆地上掩埋的塑料垃圾、常用的一些洗涤剂、生活护肤品以及工业原料等，这些微塑料在污水处理过程中由于颗粒小而难以去除，从而会随陆源垃圾输入进入海洋。这些塑料垃圾进入到海洋后逐渐发生光降解或破碎，形成不同形貌的微塑料。塑料制品在加工、成型和储运过程中也会造成微塑料颗粒泄露。游客在海滩上或海洋里随意丢弃的塑料产品（塑料袋、塑料瓶等）以及海上过往船舶向海洋丢弃塑料废弃物是导致海洋塑料污染增加的另一主要原因。近年来，水产业的迅速发展导致泡沫聚苯乙烯漂浮装置的大量使用，而漂浮装置的老化或者使用过程中发生的破损、破裂等都会导致这些塑料产品进入海洋而成为塑料漂浮垃圾的一个重要来源。此外，水产养殖产生的大量饲料垃圾袋的丢弃也增加了海洋環境中的塑料量。越来越多的渔船采用塑料渔网进行捕鱼，渔具更新导致大量的破旧塑料渔网被遗弃在海洋中。据统计，渔船和商船每年要向海洋倾倒高达29800多万磅塑料捕鱼用具（包括绳索、渔网等），并丢弃5200多万磅的塑料包装材料。此外，突发的海上航运事故有时也会造成大量的塑料产品进入海洋。

三、海洋微塑料的影响

海洋微塑料的来源之一是大型塑料垃圾的分解。塑料垃圾进入海洋后，在热、光、化学等环境因素作用下逐渐发生光降解或破碎形成微塑料，其弹性强度、颜色、形状、尺寸等方面均发生变化，从而容易被海洋环境中的浮游动物、底栖生物、鱼类等吞食而储存在消化道，甚至直达组织和细胞内，危害生物体生长。大型塑料垃圾（如合成纤维绳、塑料布、捆扎带、渔网、拖网等废弃渔具）对海洋生物的主要影响是缠绕生物、限制运动和摄食导致死亡。有些海洋动物误食塑料垃圾后消化系统物理堵塞，营养吸收减少，引起饥饿或者消化系统损伤，导致死亡。目前发生在海鸟、海龟和海洋哺乳动物身上的惨痛事件受到较多的关注，而其他生物如鱼类和无脊椎动物遭受的缠绕和摄食影响事件也越来越多，因此海洋塑料垃圾和微塑料已经成为海洋生态系统的重要威胁。

（1）微塑料对生物的影响。微塑料会影响海洋中藻类的光合作用。海面上的微塑料对太阳光的遮挡与反射作用会阻碍藻类对阳光的吸收，纳米级塑料颗粒可以降低藻细胞Chl-a的量，并增加藻细胞内活性氧的产生。1.8～6.5mgL的20nm聚苯乙烯颗粒就可以抑制藻类的光合作用。微塑料会影响暴露在其中的海洋生物的产卵量和繁殖能力。在北太平洋亚热带环流区，微塑料含量的增加为海黾提供了更多的产卵载体，产卵密度增加与微塑料多寡之间呈正相关关系，而卵和仔黾的捕食可以加速不同生物群落之间的能量传递，从而影响到远洋生物群落结构和组成。微塑料也会对一些生物的卵和幼虫表现出明显的毒性效应。当暴露在一定质量浓度的聚苯乙烯微塑料颗粒（90μm）中时，欧洲鲈鱼的孵化率会受到抑制，生长速度减慢，幼鱼的进食偏好改变，并且对捕食威胁也无法做出回应，从而增加被捕食的危险。Rossi等采用分子模拟实验方法评估了纳米尺寸的聚苯乙烯对于生物膜性质的影响，结果表明纳米颗粒可以很容易地穿过脂质膜，改变细胞膜结构、膜蛋白活性，从而改变细胞功能。

微塑料容易在海底沉积物中富集，因此，微塑料会极大地影响具有沉积物滤食特征的底栖生物。实验室暴露实验研究表明底层无脊椎动物会直接滤食微塑料颗粒，底栖海参甚至直接摄食微塑料颗粒，海蚯蚓、海参、海鞘等的消化道中都会不同程度地出现微塑料。而在贻贝和螃蟹中，微塑料不仅会在消化道中出现，还可以通过消化道上皮细胞进一步转移到血液和淋巴组织中。Sussarellu等将牡蛎暴露于不同粒径（2和6μm）的聚苯乙烯颗粒溶液中，发现其产生卵细胞的数量和大小、精子的运动速度、D-幼体产量和幼虫数量均显著低于对照组，表明聚苯乙烯微塑料颗粒对牡蛎的摄食和繁殖产生干扰。此外，沉积物中微塑料的分布会增加沉积物的渗透性，降低热扩散性能，这会影响到跟温度有关的生物发育和生长过程。

海鸟从海洋中摄取食物，也受到微塑料的影响。海鸟的消化道中不同程度地含有微塑料。海鸟所摄食的塑料颗粒与海鸟的天然食物相似度密切相关，形状、大小以及颜色与天然食物相似度越高的微塑料在海鸟体内含量越高。体内塑料的积累正在威胁越来越多的生物的生存。塑料在带来物理污染的同时，还会带来复合污染。塑料中的有机单体和有毒添加剂，如塑化剂、阻燃剂、抗菌剂等也会被释放进入海洋引起污染。同时，微塑料在迁移过程中会从周围环境富集持久性有机污染物及重金属等，富集的污染物与微塑料一起会对海洋生物产生复合污染毒性效应，在生物体内富集并随食物链传递，从而对海洋生物的生存以及人类健康造成严重威胁。如日本青锵鱼摄食结合多环芳烃、多氯联苯和多溴联苯醚的聚乙烯颗粒后，引起吸附污染物的转移，并产生肝脏毒性和异常。此外一些细菌、病毒、微藻等也可以在微塑料表面产生生物膜并进行栖息和聚集，这些表面富集微生物的微塑料还会进入生物体，使生物体受到感染。

（2）微塑料对污染物富集和迁移的影响。微塑料的颗粒小、比表面积大、疏水性强、表面会附着微生物等，这些特点使其富集持久性有机污染物和重金属等污染物的能力增强，从而成为污染物的载体。微塑料材料的表面结构是影响其表面结合污染物的重要因素。Guo等研究了4种有机污染物（菲、萘、林丹、1-萘酚）在聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯醚三种微塑料颗粒上的吸附行为，结果显示微塑料材料的分子结构对有机物吸附起着关键作用;此外微塑料粒径大小和环境条件（如pH、盐度等）也会影响其结合污染物的能力。同种塑料对不同有机污染物的吸附能力也有差异。污染物被吸附到塑料上以后，可以在洋流作用下长距离迁移，影响污染物的全球分布。不同国家和地区微塑料样品中有机污染物存在差异，这些差异体现了多氯联苯和有机氯农药的使用区域差异。实验室模拟实验表明，海滩来源的塑料颗粒结合重金属量要高于原始塑料颗粒。同时塑料表面附着细菌、病毒等生物后，比重增大，會经重力作用沉降到海底，同时将污染物带入沉积物。沉积物中污染物的释放成为深海区域污染物的来源。

（3）微塑料污染对经济和社会的影响。由于低成本和广泛适用性，塑料在人类社会中的应用越来越广泛。据估计，到2050年，地球上的塑料制品还会增加330亿吨，大量塑料进入到环境中必定会给环境带来较大的压力。塑料包装、塑料容器甚至越来越多的医用塑料输液管极大地增加了人类与塑料的直接接触，这种直接和持续接触会通过摄入、皮肤和呼吸作用等增加人体内微塑料的累积，进而对人类健康产生影响。在2014年月6召开的首届联合国环境大会上，UNEP发布的《UNEPYearBook2014》和《Valuingplastic》两项报告中指出，海洋中大量塑料垃圾对海洋生物生存的威胁日益加剧，保守估计每年给海洋生态系统造成的经济损失高达130亿美元。由于塑料难以降解，所以海底垃圾中塑料垃圾的比例也在逐年升高，这一比例将随着海底塑料垃圾的积累继续呈上升趋势，导致海底微塑料对海洋生态环境的影响逐渐加剧。

四、防治方法

现阶段对于塑料污染的治理方法还不成熟，仍处于探索阶段，主要是喷洒药剂加速塑料污染物的降解和打捞，而这些方法不仅对环境有其他影响而且作用范围小、成效低。海洋塑料污染物主要来源于陆源输入，因此要在源头上控制塑料输入海洋。完善相关法律法规的建设，加强监管力度，同时建立完善的塑料回收体系，在政府指引和法律法规规范的范围内提高公众的海洋生态环境保护的积极性;此外还应提升污水处理技术，在城镇污水处理厂增加微塑料的去除环节，将有助于减于来自城镇生活污水中的微塑料数量。目前，污水处理厂微塑料可能的去除方法包括气浮法和絮凝法，以此减少塑料向海洋的输入。同时减少难降解的环境不友好型塑料的使用，鼓励和支持可降解塑料的研发生产和应用，持续监测海洋和海岸环境中的微塑料污染的分布与变化。我国作为塑料生产和使用的大国，更需要完善管理和技术体系，加强监控，并将微塑料的相关研究成果汇总至相关管理部门，制定控制和减少微塑料污染的政策和法规，减少塑料垃圾向环境的输入。

参考文献：

[1]王亭玉.海洋微塑料污染及海洋生态环境治理研究[J].牡丹江大学学报，2018，27（3）：37-39，43.

[2]王菊英，林新珍.应对塑料及微塑料污染的海洋治理体系浅析[J].太平洋学报，2018，26（4）：79-87.

[3]孙承君，蒋风华，李景喜，郑立.海洋中微塑料的来源、分布及生态环境影响研究进展[J].海洋科学进展，2016，34（4）：449-461.

[4]王菊英，张微微，穆景利，张守锋，曲玲，王莹.海洋环境中微塑料的分析方法：认知和挑战[J].中国科学院院刊，2018，33（10）：1031-1041.

[5]邓义祥，雷坤，安立会，刘瑞志，王丽平，张嘉戌.我国塑料垃圾和微塑料污染源头控制对策[J].中国科学院院刊，2018，33（10）：1042-1051.