作者:韩扬眉 来源: 中国科学报 发布时间:2019-4-23
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“生物杀手”微塑料入侵万米海沟

 

■ 本报见习记者 韩扬眉

生活在北极利奥波德王子岛上的海鸟暴雪鹱产下的蛋含有增塑剂邻苯二甲酸酯,该物质可干扰生物的内分泌系统;海洋双壳类生物紫贻贝的肌肉组织中被检测出塑料碎片;来自大洋底部的生物体内发现微塑料颗粒……

从海洋表层到大洋深处,从近岸河口、赤道海域到南北极地区,海洋微塑料无处不在。作为一种新兴环境污染物,海洋微塑料已成为严峻的全球海洋环境问题之一。

而近日的一项研究结果,更是让人细思极恐:科学家在全世界最深海沟的生物体内发现了海洋微塑料。相关研究成果近日发表于《皇家学会开放科学》杂志。

足迹已至地球最远最深处

来自英国纽卡斯尔大学的科研人员在日本伊豆、马里亚纳、克马德克、新赫布里底群岛和秘鲁—智利海沟全球6条深度超过7000米的深海海沟底部,采集了90只不同种类的片脚类生物(一种外形像明虾的甲壳生物),研究发现,超过72%的片脚类生物消化道中至少含有一种塑料颗粒,其中包括合成材料(尼龙、聚乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯)、半合成纤维(人造丝和莱赛尔)和天然纤维(苎麻)等。

这一次,科学家首次确切地证明了微塑料正在被海洋最深处的生物所吞食,且摄入频率与沿海水域甲壳类动物相似。

让人意想不到的是,海沟越深,微塑料的含量就越高,在深度为10890米的马里亚纳海沟深渊,海洋深潜器所获取的海洋生物体内全部被检测出微塑料。

研究人员估计,全球每年生产塑料超过3.22亿吨,目前海洋表层漂浮的塑料垃圾重量超过25万吨。在2010年,就有480万~1270万吨塑料由陆源进入海洋中,到2025年这一数字还将增加一个数量级。

研究人员表示,漂浮在海面上的塑料碎裂后,最终将沉入底层的深海栖息地,且在那里消散的机会将变得极为有限。“尤其是在深度6000~11000米的超深渊带,这是一个生物带,主要由深俯冲带组成,地形上孤立于大而狭长的海沟或洼地。生活在这些生境中的有机体依赖于海洋表面供应的有机物质,但有机物质反过来又会带来诸如塑料和污染物等有害成分,被深海生物所摄取,深海生物食物链成为了一种污染物传播的高效方式。”论文第一作者、纽卡斯尔大学海洋生态学高级讲师艾伦·杰米森说。

不只是深海,人类活动的足迹已经完全深入到地球上最极端最偏远的环境。闽江学院海洋研究院“闽江学者”特聘教授穆景利与国家海洋环境监测中心的研究团队在北极微塑料的调查中发现,北冰洋区域的微塑料呈聚集效应,纬度越高,微塑料含量越高,其中高浓度的点位于北冰洋的海冰边缘区附近。此外,北欧学者也有报道,北冰洋海冰中的微塑料含量要远高于水体中的含量。

“现在已经确定,北极地区持久存在的有机污染物主要是从中纬度输送过来。全球热盐环流将大量塑料碎片运输到北冰洋,在此地因结冰、冰盖的阻拦而蓄积,北冰洋、东北大西洋高纬度部分地区很可能会成为漂浮塑料的‘死胡同’。”穆景利告诉《中国科学报》。

愈发“微小”毒性强

尽管在科学界微塑性塑料的定义尚未统一,但目前公认凡是尺寸小于 5 毫米的塑料纤维、颗粒或薄膜即为微塑料。专家表示,它们在尺寸上可能与海洋生物的食物大小相似或更小,因此带来的潜在危害更明显。

微塑料除了来自大型塑料以外,还包括牙膏、发胶和化妆品等个人护理用品中添加的人造微珠。

人类产生的塑料垃圾如何变成“微塑料”进入深海并产生影响呢?

中国科学院南海海洋研究所研究员徐向荣告诉《中国科学报》,“在洋流、季风、潮汐、生物等外力的作用下,大大小小的塑料垃圾碎片从近海漂流到远海,从海洋表层转移到大洋深渊。”

她指出,塑料垃圾进入海洋以后,在紫外辐射、波浪击打、生物栖息以及冻融循环等作用下发生破碎和降解,粒径逐渐变小,形成了数量庞大的微塑料。研究表明,大的塑料碎片形成微塑料的过程较快,而微塑料降解到更小的颗粒直至矿化过程却极为缓慢,这意味着微塑料对海洋生态系统造成的影响是持久的。

近年来,科学家又有新的发现,微塑料颗粒正在“瘦身”,已微缩至纳米级颗粒。

“纳米塑料源自大量的中型塑料和微塑料,其粒径更小,进入生物细胞后对发育、分泌产生干扰。”穆景利说。目前相关研究大多在实验室中进行,在海水或土壤等真实环境样品中,开展纳米塑料的检测研究相当少,但生物摄食纳米塑料的毒性研究和模型研究正在激增。

众多研究证明,包括浮游生物、双壳类、甲壳类动物、棘皮动物、鱼类和鲸类在内的许多类群中都观察到了微塑料的摄取,且已知摄入体内的微塑料对大约700种海洋物种造成毒性效应,包括生长发育不良、繁殖能力降低、行为活动异常、基因表达异常和存活率降低等。

穆景利告诉记者,微塑料本身危害相对有限,其最大危害来自它本身的“载体”作用,一方面可吸附环境污染物,另一方面还可附着微生物、病原体、细菌等,被生物摄入后引发生物毒理效应,同时随着洋流的运输而影响整个海洋生态系统。

徐向荣也谈到,微塑料长时间暴露在海洋环境中,被海洋生物摄入体内,在生物肠道环境条件下,微塑料吸附的污染物解吸速度比在单独的海水中高出30多倍,解吸的污染物转而会被生物组织吸收从而引发毒性效应。科学家曾预估海洋中微塑料表面的微生物量高达1000~15000吨。

或许,在“灾难”来临前,人类还有时间作出相应行动。专家们表示,目前在野外环境中尚无直接证据表明微塑料对海洋生态系统造成了不利的影响,且大多毒性效应研究是在实验室获得,还不足以反映自然界中微塑料污染的真实状况。

应对海洋微塑料刻不容缓

尽管目前我们对海洋微塑料的认识还不够深入,但其在海洋中普遍存在与持续增长的趋势已是不争的事实。

国际组织正在寻求建立海洋微塑料防治的规则和法案。近年来,重点在化妆品领域采取有关的控制措施。

美国出台了《无微珠水法案》,要求 2019 年前在美国境内取缔和停止销售所有含有“刻意添加塑料微珠”的个人洗护产品,成为全球第一个全面禁止塑料微珠进入化妆品的国家。加拿大、欧盟国家等正通过立法或政策方式禁止部分含有塑料微珠的个人清洁用品的生产和销售。

我国也在积极努力做好微塑料污染的管控工作。

穆景利表示,“从管理角度,目前我国正大力推行垃圾分类,提高塑料回收利用率,从源头上防止陆源垃圾入海;‘河长制’和‘湾长制’也明确了海漂垃圾的治理和清理防治机制。此外,我国积极开展了可降解塑料的研究并扶持相关产业发展。”

“有关海洋微塑料的生态毒理效应研究严重不足,微塑料对人体健康问题的研究几乎是空白。要促使国际社会对微塑料污染管控采取进一步的实质性行动,还需要更充分的科学证据。”徐向荣认为,海洋微塑料治理政策的制定需采取“预警性原则”,根据我国国情制定科学有效的管控措施。

相关论文信息:DOI:10.1098/rsos.180667

《中国科学报》 (2019-04-23 第7版 生态环境)
 
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