水产养殖系统中的微塑料及其潜在影响

张 艳 张 凡

（1 南京大学环境规划设计研究院集团股份公司 江苏南京 210093 2 上海市闵行区辐射与固体废物监督管理站 上海 201100）

引言

近年来，关于微塑料的文章发表数量显著增加，其与环境之间的关系引起全球持续性的关注。随着经济和社会的发展，塑料制品已经成为人们日常生活的重要组成部分，在带来巨大方便的同时，对人类和社会也造成了潜在的威胁。微塑料指的是粒径小于5mm 的塑料制品，一般地，环境中的微塑料来源于主要微塑料的直接排放以及大型塑料的降解，且微塑料的最终目的地是水和陆地生态系统中的沉积物[1]。

由于粒径小（范围一般在微米级）且光降解性较弱，微塑料很容易进入到水当中，然后在全球循环，这导致了微塑料在全球性的分布。尽管微塑料的种类和构成是固定的，但是其迁移规律不仅受自身特性的影响，与所处的自然环境、人类活动和社会经济的发展也密切相关，并且微塑料迁移的最终目的地也极其不确定，因此总的来说，微塑料的潜在迁移能力是不可估量的。关于微塑料的吸收，由于生活和餐厨垃圾的不合理处置及工农业的排放，微塑料首先逐渐地侵蚀土壤，然后进入水体当中，甚至飞向大气中，其中部分微塑料被植物根部（尤其是水生植物和可食用的藻类）所吸收，最终，这些微塑料通过食物链进入人类或动物的身体中，与微生物形成了共生关系。总之，当微塑料在全球进行迁移，并最终吸入到人体当中时会对自然环境、人体健康及社会的发展产生深远的影响。

所有的水产品都离不开水，特别地，水产养殖与各种水资源紧密相联，如雨水、地表水和地下水、河流和湖泊及工农业废水，然而，大部分水资源都有微塑料的分布和污染。这些微塑料直接或间接地进入到水产养殖系统当中，并进行内部或外部输入到水产品中，紧接着最终进入到人体。此外，水产养殖为全世界提供了巨大的蛋白质来源，并且很可能为解决粮食短缺和人类蛋白质资源紧缺做出巨大贡献，减少贫穷、饥饿及营养不良。水产养殖产品是人类食物来源的重要组成部分，其可能存在的微塑料影响着水生质量和安全，与人类健康息息相关。

1 微塑料的归趋

微塑料最初不是来自于陆地生态系统，但与此同时，大多数微塑料是由内陆活动产生的，作为重要载体，陆地生态系统不仅承担着微塑料的来源，也在水、大气、动植物和微生物的运输中起着巨大的生态作用[2]。此外，土壤介质的复杂性和多样性导致在追踪由人类生产生活活动所造成的微塑料污染的来源时具有一定的困难。微塑料主要来源于点源污染和面源污染，点源污染包括工厂污水和塑料产品，工业洗涤废水设备，污水和污泥的应用，以及旅游业的发展，这些都是微塑料和陆地生态系统中合成超细纤维的主要来源。同时，大气可以作为载体来运输塑料颗粒和超细纤维，通过大气沉降使其进入陆地生态系统。在日常生活中，洗衣过程产生的合成超细纤维，不合理的餐饮业残渣排放，化妆品的大量使用以及动植物的新陈代谢中也是土壤和水中微塑料的重要来源。面源污染包括工业和农业使用的膜，农场的设施和建筑物，河流湖泊和海洋中的沙砾，垃圾填埋场和污水处理站等。最后，就微塑料的去除而言，尽管现代化的污水处理系统关于微塑料的去除率已高达99.9%，但这在很大程度上基于特定技术的运用，进入环境中的微塑料的数目仍相当大。

目前关于微塑料的迁移动力学机制尚未阐明，因此，这个领域已成为热点，但同时又是一个研究难点。作为物质循环和能量流动的载体以及微塑料的内在循环路径，陆地生态系统在土壤微塑料的归趋上扮演着重要的角色。土壤微塑料可以通过多种方式进行迁移[3]。土壤表层的大部分微塑料被腐生动物（如蚯蚓）所摄取，然后被昆虫（如地面甲虫）捕食，这表明残留在腐生动物里的微塑料很有可能通过食物链进入到其他动物体当中，并且通过动物的摄食和活动，鸟类的捕获和迁徙之后可以运输到更远的距离。此外，在被蚯蚓摄取，通过胃囊研磨和身体排出之后，塑料排泄物变成次生微塑料，它们将迁移到更深的土壤中去。陆地生态系统中微塑料的另一个迁移路径是通过次生塑料颗粒，是微塑料经土壤中中型动物群落的咀嚼或碾碎和哺乳动物的挖掘形成的。部分微塑料是由塑料的风化和光解形成的，它们有的随风蒸发进入到大气，接着通过雨水冲刷、冰雪消融迁移到河流湖泊和其他水体当中，有的随着降雨进入水产养殖场系统当中，有的充当其他微生物的附着载体，进入到微生物群落当中。

2 水产养殖系统中的微塑料

微塑料和水产养殖系统之间的关系极其复杂，因为水产养殖系统的环境是多变且复杂的。由于海水养殖的不断发展以及微塑料的可利用性和累积性，海上水产养殖很容易受到微塑料的影响，这对海水养殖系统中动物的生存造成了威胁。内陆水产养殖中使用的水源十分广泛，包括地下水、河流湖泊水、泉水、沿海的或海水、雨水以及日常生活，城市，农业和工业经处理后排放的水，这些水源中几乎都含有微塑料，一些水源中含有的微塑料数目甚至很大[4]。与此同时，捕鱼塑料制品（网箱），工业性水产养殖（饲料、鱼药、动物保健品）和水生动物防腐剂（着色剂、制冷机、硬化剂、酸化剂）已经变成水产养殖微塑料的重要来源。这些微塑料以多种方式被水生动物广泛吸收，并最终进入到人体。因此，微塑料不仅很大程度上影响了水产品的质量和安全，也对人体健康构成了潜在而持久的威胁。

2.1 水产养殖环境中的微塑料

塑料与水产养殖密切相关，例如，大多数渔具（如渔网，水桶，养殖、孵化、耕种设备等）是塑料的或包含塑料成分，导致大量塑料排放到水体当中，各种塑料的外源性输入已成为水产养殖微塑料污染的重要来源。此外，包括天然和人工饲料的喂食是水产养殖系统中微塑料的另一重要来源。人工合成饲料的成分极为复杂的，而微塑料很容易进入其制作、加工、生产、运输、存储及零售过程中的一项或全部。最后，鱼药和动物保健产品是另一重要来源。现如今，多种多样的化学药品和抗生素已经成为水产养殖的主要投入，它们的表面上会吸附着微塑料并能保持着很长一段时间。因此，为了预防和治疗水疾病，改善水产养殖水质和地质状况，抗应力，导致了大量塑料和微塑料可能进入到水产养殖环境中。

上述所有提到的微塑料的来源已经对水产养殖环境构成了巨大的威胁，其对水产养殖系统和人体健康的潜在危害需要进一步的研究和证实。因此，微塑料对水产养殖系统的影响已成为世界范围内重要且长期的环境问题。

2.2 水生生物和水产食品中的微塑料

天然水体中大量的浮游动物和浮游植物，无脊椎动物，藻类，水生植物，小鱼可以作为微塑料的载体，这些生物已经成为天然的食物，在水产养殖系统中经常性地被食用，一些研究已经从低级营养级的浮游动物中回收了大量的微塑料，以及一些被浮游动物、桡足类和贻贝所摄取的微塑料被转移到捕食性动物中去，包括滤食和肉食性鱼类。

此外，微塑料为水生生态系统中不同种类微生物的定殖提供了一个独特而优良的栖息地。当微生物附着在微塑料颗粒上时，两者之间的相互作用考虑了对环境动物和人体健康的影响，因为微塑料通常被错当成天然食物而被高营养级生物和人类所摄取，从而使其进入食物链的顶端。

结语

微塑料的资源广泛，通常包括点源污染与面源污染。风、各种渔具、外部水源及其他等已经成为水产养殖系统重要的微塑料来源。作为最重要的载体之一，陆地生态系统在微塑料的运输和积累中起着重要的作用，它们将直接或间接地进入水产养殖系统中。与此同时，在微塑料的长期影响下，土壤结构也逐渐改变，这些改变会对水生系统（包括水环境因素、生物群落及其他等）产生重要的影响。此外，微塑料的传输十分复杂，在不同环境组分之间的迁移和循环是不相同的。因此，找到微塑料在不同环境和水产养殖系统中的迁移模式很重要，这可以为评价微塑料的生态效应以及去除提供重要的线索。

毫无疑问，塑料由于其物理和化学毒性对人体的健康是有害的。因此，塑料的降解产品——微塑料会潜在地损害我们的身体。在食用水产品后微塑料对人体的影响机制已引起广泛研究。不言而喻地，了解微塑料和水产养殖之间的关系及其对水产养殖系统的潜在危害变得尤为重要，这将加强我们对于微塑料对生态系统、食品安全和公共卫生影响的了解，并促进水产养殖业者有效减少塑料产品的生产和应用，以达到控制微塑料进入水产养殖系统的目的。