微塑料污染防治的建构研究

程 芳，姜启英，阚丽萍，窦义芳

（1.淄博市环境污染防控中心，淄博 255032；2.淄博市生态环境质量控制服务中心，淄博 255032；3.山东省核与辐射安全监测中心，济南 250101）

塑料诞生于1869 年，1950 年前后，随着第二次世界大战的结束逐步得到广泛的使用。塑料的使用范围极其广泛，在工业、农业、日用、医药、军事、航空航天等领域都有塑料的身影，并且因其低成本和普适性，塑料在全球范围内产量和消费量逐年剧增。1950 年，全球塑料产量为2×106t，2015 年全球塑料产量约为3.8×108t［1］，塑料的年产生量增加了近200倍。

作为一种高分子聚合物，塑料的回收利用率并不高，大部分地区的回收率低于30%。因此，全球每年会产生大量的塑料废弃物。预计到2050 年，全球累计将有1.3×1010t 废塑料进入环境［2］。

微塑料是指环境中直径小于5 mm 的塑料，其化学性质稳定，可在大气、水体、陆地环境中进行广泛迁移。其持久性和高迁移性致使微塑料在全球生态环境中广泛存在。微塑料及其吸附的复合毒性物质可被生物体摄入，并可通过食物链进行传递和累积，最终威胁人类的健康。

1 微塑料污染的现状

1.1 微塑料的来源与种类分析

按照来源的不同，环境中的微塑料可分为初生微塑料和次生微塑料两大类。

初生微塑料主要来源有3个。第一个来源是生产塑料过程中流失的工业原料（如树脂颗粒和纤维）。第二个来源是随着塑料产品的使用和消耗进入环境的微塑料颗粒。药品、抛光料、个人护理品（化妆品、洗面奶、牙膏和沐浴露）都可能含有微塑料颗粒。第三个来源是人工合成纤维纺织品洗涤过程中产生的微塑料纤维。在日常清洗衣物的过程中，一次清洗可使1 900多个纤维进入废水中［3］。

次生微塑料是指大型塑料碎片随着环境中的光能量照射、机械物理作用以及温度变化等分裂或降解而成的塑料微粒。

按照化学组成成分来分类，微塑料主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、石蜡（PF）、聚酯多元醇（PEPA）、聚酰胺（Polyamide，PA）和聚对苯二甲酸类（PET）等。

1.2 微塑料的环境污染原理和生物效应

1.2.1 微塑料影响生物的消化和吸收

微塑料被生物摄食后在体内无法被消化吸收，会导致生物体营养不良，影响生物体免疫功能，最终引起生物体的生长发育迟缓或死亡［3］。

1.2.2 微塑料释放出有机单体和有毒添加剂

微塑料在迁移转化过程中会释放出有机单体和有毒添加剂。有毒添加剂包括双酚A 和邻苯二甲酸盐在内的多种增塑剂、抗菌剂和阻燃剂。这些添加剂已被证明能够影响生物的内分泌功能，诱发遗传畸变，危害生殖和发育［4,5］。

1.2.3 微塑料吸附作用造成复合污染

微塑料具有较强的疏水性和相对较大的比表面积，能富集高浓度的重金属和持久性有机污染物（POPs）。目前，已经有超过200 种有机化学物质在微塑料中被鉴定出来［6］，其中包含多氯联苯、多环芳烃以及其他有机氯农药。

吸附着复合有毒污染物的微塑料被生物体摄食后，在消化系统中会发生解吸，被释放出来。实验表明：微塑料对污染物的解吸速率在生物体肠道中比在海水中高出30多倍［7］。

1.3 微塑料污染的分布和影响现状

微塑料污染已经遍及全球的淡水、海洋和陆地环境。在人迹罕至的极地地区，甚至是马里亚纳海沟都发现了微塑料的存在。

1.3.1 微塑料污染在海洋环境的分布和影响现状

塑料垃圾约占海洋垃圾的60%～80%，局部海洋区域塑料垃圾占比高达90%～95%。目前，在各个大洋、极地和深海都发现了塑料污染。塑料在海洋中会随着洋流进行远距离迁移，因此，海洋表面五大环流所在地也是塑料垃圾的聚集地。在北太平洋副热带环流区，塑料颗粒含量达3 276个∕m3［8］。

塑料污染源头是陆地环境，因此，靠近陆地的海洋区域中塑料污染也比较严重。对地中海局部海水的取样结果显示：90%的样品含有塑料垃圾碎片［8］。我国近海也有大量的塑料垃圾存在。有研究显示我国长江入海口塑料颗粒（0.5～5 mm）含量约为4 137个∕m3。

1.3.2 微塑料污染在淡水环境的分布和影响现状

微塑料污染也广泛存在于淡水水体中。从北美五大湖流域到欧洲多个国家的淡水湖和河流，均已检测出微塑料。在北美五大湖流域，漂浮在水面的微塑料的平均丰度高达43 000 个∕km2；瑞士日内瓦湖的微塑料最高丰度已达48 146 个∕km2［9］。地理位置偏远、人口稀少的亚洲蒙古国北部的库苏古尔湖表层水中微塑料污染的平均丰度为20 264 个∕km2［10］。表明微塑料可能会受径流、季风等因素的作用，迁移扩散至各类水域。

我国多地的淡水环境也均有微塑料赋存，其中，城市附近淡水区域的微塑料污染尤为突出。在长江中上游流域的三峡水库表层水的微塑料丰度达到了12 611 个∕m3，沉积物中也高达300个∕kg［2］。

1.3.3 微塑料污染在陆地环境的分布和影响现状

利兹大学的一项研究表明：每年陆地上有3×107t 塑料被丢弃，其中大部分来自生活中的塑料废弃物。另外，陆地环境微塑料的其他来源有工业废弃的塑料、农业废弃的物资（塑料地膜和塑料大棚）、含有微塑料的灌溉污水和污泥。在陆地环境中微塑料也可以通过大气沉降、地表径流等进行迁移。

陆地环境中微塑料的研究成果比较稀少。有研究估算，每年有1.1×105t微塑料排放到欧洲农田，7.3×105t 排放到北美农田［10］。我国南京某地蔬菜种植土壤中检出邻苯二甲酸酯化合物（0.15～9.68 mg∕kg），其中在塑料类农用物资使用的地方检出浓度明显偏高［11］。

1.3.4 微塑料污染在饮用水、食物中的检出情况

2017 年，在世界范围内进行的一次自来水样本检测数据显示，平均83%的自来水样本被微塑料污染［4］。捷克对国内部分饮用水源进行的一项研究表明，初始未经处理的水中微塑料丰度为（1 473 ± 34）～（3 605 ± 497）个∕ L；经自来水厂处理后微塑料丰度为（338 ±76）～（628 ± 28）个∕ L［12］。

在全球21 个国家的300 多种瓶装水中也发现了大量增塑剂的存在，其中DBP 的检出率最高，达67.6%，最高含量为222.0 μg∕L；我国瓶装水中DEHP 平均含量为6.1 μg∕L［4］。

除了自来水和瓶装水外，在其他食品中也检测出了微塑料的存在。在94%的食用盐中检出了微塑料。另外，在蜂蜜、啤酒以及家禽、海鲜等食品中均检出了微塑料［13］。

1.3.5 微塑料污染在人体以及其他生物体中的检出情况

生物多样性公约在2012 年的研究中显示：663种海洋生物受到微塑料的影响。受影响的海洋生物涵盖了海洋食物链中不同层次的生物体（包括浮游植物、底栖动物、浮游动物、游泳动物等）。2015 年，另外一项调查显示：受塑料（包括微塑料）影响的海龟、海洋哺乳动物和海鸟的种类分别为100%、66%和50%［13］。

陆地高等植物是人类和动物的主要食物来源之一。亚微米甚至纳米微塑料颗粒有可能被植物吸收、蓄积、生物放大、生物转化。对生菜的一项研究［10］表明：生菜可以吸收微塑料并可进一步将其运输到茎叶中。微塑料一旦被可食用植物吸收，将有可能进入人体并进行累积，对人类健康产生潜在不利影响。

另外，一项对8 个国家人体粪便的研究显示，人体粪便中可检测出不同种类的微塑料，平均浓度为200 个∕kg［2］。这表明人体中也有微塑料的赋存。

微塑料进入生物体后会在生物组织、循环系统和大脑中逐渐累积，引起物理或化学效应，对遗传生殖、生长发育、免疫反应等过程施加毒性效应。

2 微塑料污染的防治策略

2.1 扩大塑料回收的范围和数量

目前，欧洲塑料平均回收率在全球领先，约为45%，德国甚至达到60%［13］。欧盟计划于2030 年实现塑料包装的全部回收再利用。我国2009—2013 年废塑料回收利用率为23%～29%，废塑料回收的空间巨大。但同时我们也要注意塑料回收利用的二次污染管控。

2.2 加强塑料微珠的源头管理

2015 年，联合国环境规划署倡议逐步停止塑料微珠在个人洗护用品中的使用。多个欧洲国家以及美国、新西兰、澳大利亚、韩国也发出禁止在个人护理品中添加塑料微珠的声明。

我国食品药品监督管理局2017 年公布的清单显示：该年度有36 993 种含有聚乙烯或聚丙烯等微塑料的个人护理产品（洗面奶、沐浴露、口红、眼影等）注册，占当年个人护理品登记数量的3.67%［13］。为减少微塑料污染的源头，我国可以探索使用禁止将塑料微珠添加到个人护理品的政策管制机制。

2.3 寻找替代产品

由于塑料的应用范围十分广泛，不能通过简单的禁用解决污染问题，因此，寻找替代产品是解决问题的关键。替代产品应在设计、生产端就尽量将生态问题纳入考虑范围。但当前替代体系还不够成熟，某些塑料产品找不到合适的替代产品，有些替代产品成本较高，大规模使用存在经济壁垒。例如，可降解材料生产的包装袋是一般塑料袋成本的3～5倍，而且对温度、湿度也有较高的要求。

2.4 扩大公众参与，改变消费习惯

日常消费使用的塑料制品，是塑料污染和微塑料污染的重大源头。要从源头上减少塑料的使用，必须提高公众对塑料污染严重性及危害的认识。

我国消费品零售行业塑料袋年使用量约为5×1011个；快递业塑料袋年使用量约1.47×1010个；各大网络订餐平台餐盒和塑料袋年消耗量约为1.46×1010个［13］。急剧增长的塑料包装使用量给塑料污染防治带来巨大的压力。

为从源头上遏制不断增加的消耗量，我国急需通过公众教育引导消费理念和消费行为的改变减少塑料制品的使用频率和数量，推动塑料产业的转型升级。

3 前景和挑战

第二次世界大战结束后，塑料开始得到广泛使用。短短70 年时间，塑料已经渗透到人类生产和生活的各个领域。1950—2015 年，人类共计生产了8.3×109t 塑料，其数量远超过其他人工合成材料。同时也累计产生了6.3×109t 塑料废物，其中只有6×108t（9%）被回收利用，多数废塑料被弃置于垃圾填埋场或在生态系统中累积［1］。

目前，塑料的产量仍然在逐年递增。欧洲统计局公布的数据显示：2016 年，全球塑料产量为3.35×108t，预计到2035 年塑料产量将再翻1倍，到2050年将高达1.124×109t。届时世界海洋中的塑料碎片重量将超过鱼类，几乎全部海鸟都会误食塑料碎片。

塑料给全球带来的危机是各国共同面临的难题。各国和各区域间的合作是治理塑料污染的重要动力。2003 年，联合国环境署发起了区域海洋治理方案——“海洋垃圾全球倡议”，该倡议涉及12 个区域，包括黑海、加勒比地区、东亚海域、东部非洲、南亚海域、罗马海域、地中海、东北太平洋、西北太平洋、红海和亚丁湾、东南太平洋、太平洋和非洲西部，旨在对海洋塑料污染进行一系列治理工作。2013 年，欧盟委员会发布塑料废品绿皮书，针对塑料制品的循环使用以及研发清洁的塑料制品这两个方面征求公众的意见和建议。2014 年，法国召开的海洋塑料垃圾污染防治会议讨论了塑料垃圾的来源、所含的添加剂、吸附持久性有机污染物、在食物链间的传递、影响海洋环境等一系列问题。2016 年，意大利在预算法案中规定：自2019 年起禁止使用不可生物降解、不可堆肥的棉签；自2020 年起禁止销售含微塑料的化妆品。2017 年，加拿大出台了《化妆品塑料微珠管理办法》，禁止生产、进口与销售含塑料微珠的化妆品。

我国国家发展改革委、生态环境部在2020年联合出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（发改环资〔2020〕80 号）（以下简称《意见》）。此次新出台的限塑令主动扩大禁限范围，明确塑料产业转型升级模式，列举了诸多的可操作性措施，开启了中国塑料污染治理的新阶段。《意见》从法规制度标准保障、政策支持、科技支撑和执法监督4个方面提出了支撑保障体系。

尽管各个国家和区域都开始意识到了塑料污染和微塑料污染的严重性，并采取了一些措施来减控污染，但在塑料污染如此严峻的形势下，一个国家、一个地区的单独努力和部分合作是远远不够的。在环境面前，人类是一个命运共同体，只有秉持和平、普惠、共治原则，促进多方达成共识，进行合作，人类才有可能在这场无声的战争中守护住我们唯一的家园。