人类健康的新威胁—— “海洋PM2.5”

蓝色大洋正面临一种全新污染物的威胁。从远洋船的甲板上望向碧波荡漾的海面,或是身着潜水设备在鱼类和珊瑚之间畅游,你可能察觉不到任何异样。然而,科学家们却不这么想。

  微塑料——这种细小的颗粒,正在给海洋生态和人类健康带来巨大的潜在危害。

微塑料不是我们过去熟悉的那种一眼可以辨认出来的“白色垃圾”,却在浩渺的大海中几乎无处不在。科学家在水下4500米的大洋深处,在人迹罕至的南极荒原,在即将登上餐桌的海鲜体内,都检测出了微塑料。

  2004年,英国科研人员在《科学》杂志上率先提出了微塑料的概念。目前公认的微塑料的定义是:直径小于5毫米的塑料碎片或颗粒。这一新兴的海洋污染被人们形象地称为“海洋中的PM2.5”,在短时间内迅速引起全球重视,已成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的四大全球环境问题之一,被联合国列为环境与生态科学研究领域的第二大科学问题。

  微塑料从何而来?我们如何监测并评估其污染程度?它将给海洋生态和人们日常生活带来哪些影响?对这些问题的研究,目前仍处在起步阶段。不久前,位于杭州的自然资源部第二海洋研究所和浙江大学海洋学院共同举办了“2019亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会”,来自亚太经合组织8个经济体的专家、学者、政府部门代表等参会。世代接受海洋馈赠的人们如今已携起手来,共同防治海洋微塑料污染,建设海洋生态文明。

  源头:或许就来自一支牙膏

  “在我们日常使用的牙膏、洗面奶等护理品以及化妆品中,就含有塑料颗粒,尺寸可小至微米级。”来自研讨会承办方之一海洋二所的黄伟副研究员说,“它们还被用于医药和工业制造等领域,这种我们生产出来直接作为产品或原料的塑料颗粒,就是初生微塑料。”

  次生微塑料则是由大型塑料制品碎片化后产生。航行海上的船舶,捕鱼时撒下的渔网,海水养殖所需的浮筏……随处可见的塑料制品在海浪、紫外线、生物等自然力量作用下逐渐裂解为粉末状,经过足够长的时间后,尺寸甚至可小到纳米级。

  所以,总的来看,微塑料的来源是在陆地。它从你的洗脸池、梳妆台出发,进入下水管,和从现代社会各个生产生活管道涌来的同伴们汇聚,最后一起流入大海。悉尼大学沿海城市生态影响研究中心在人口稠密地区的海岸周围通过监测发现,家用洗衣机每洗一次衣服,排出的废水中就有1900多根尼龙纤维,这些细小的尼龙纤维就是微塑料。

  从近岸河口到大洋,从赤道海域到南北两极,从海洋表层到海底深处,人类都发现了微塑料的踪迹。参加研讨会的智利专家说,在智利复活节岛附近海域采集的“浮游生物食性”鱼类如红尾圆鲹、蓝圆鲹的样本中,有80%的样品胃里含有1片到5片微塑料。水样调查结果显示,该海域每平方公里就有近6万片微塑料。

  2018年,黄伟主持了浙江省象山湾沉积物、海水、水产的微塑料污染调查。象山湾是一个典型的半封闭海湾,其水动力条件和自净能力较差,周边有大量塑料产品加工厂,人口密集,水产养殖和渔业发达。最新出炉的调查报告显示,象山湾的表层水和沉积物中均测出微塑料。该水域沉积物中微塑料的平均丰度略高于南黄海海域,但低于渤海、北黄海和长江口地区。报告认为,水产养殖、陆源污水和水交换是海洋微塑料的重要来源。

  包括黄伟的调查在内,近年来我国已全面打响微塑料监测之战。大量的第一手资料,为搞清全球关键海域海洋微塑料分布、漂移路径和归宿发挥了重要作用。

  “特别是过去东亚海域及其邻近西北太平洋海域实测数据严重缺失,科学界对我国周边海域微塑料的来源和漂移路径认识不清,以至于欧美国家因为中国是塑料生产和消费大国,就把塑料垃圾排海第一大国的帽子也扣在中国头上。实际上现有调查结果表明,中国近海、表层水体中海洋微塑料含量为中等偏低水平。”黄伟说,这些翔实的监测数据,有力地回应了“中国塑料污染论”。

  危险:毒性可沿食物链传递

  微塑料污染究竟如何危害海洋生态?黄伟团队近年来持续开展微塑料对海洋生物的生态毒理学研究,获得了许多新发现。

  从细小的浮游动物到鱼类、海鸟,大多数海洋生物都会通过各种方式把微塑料摄入体内。“海洋生物的摄食方式让它们很难将微塑料与食物分离开来。更严重的是,由于微塑料与浮游生物的大小和密度相似,海洋生物很容易将其误判为食物,主动捕获。”黄伟说。这在鱼类身上就表现得非常明显,误食是鱼类摄入微塑料的主要途径。鱼类的体型越大,摄入的微塑料粒径也越大。在菲律宾海采集的底层鱼类的胃肠中发现存在微塑料的个体比例高达40%。北大西洋采集的中层鱼类,9%的个体体内发现有塑料碎片和塑料纤维。采自英吉利海峡的10种鱼类中,摄入微塑料的个体比例也高达三成。鱼类对微塑料的摄入情况已经成为反映海洋微塑料污染的重要指标。

  “大量实验证明,微塑料会对海洋生物带来多种毒性效应。”黄伟介绍,微塑料造成一些虾类和鱼类的存活率降低、死亡率升高;还有些鱼类受精卵孵化率明显下降。实验还表明,微塑料会影响生物机体的基因表达,并产生遗传毒性。

  微塑料会在生物体内积累并阻塞消化道,让动物产生饱腹感,摄食量或摄食速率下降,由此影响生长发育。实验表明,海胆对微塑料的摄入量越多,体形就越小。

  科学家还拿喜欢捕食微塑料的鲈鱼仔鱼做实验,发现微塑料让仔鱼的嗅觉灵敏性和活动能力变差,面对外来刺激时其反应变得迟钝。当把捕食者引入到仔鱼生存的环境中时,对照组中仔鱼仍然有近半数存活,而微塑料暴露组中的仔鱼则无一幸存。

  微塑料不光自身有毒性,它还能吸附海洋中其他有机污染物和重金属,成为多种污染物进入生物组织和器官的载体。微塑料可沿食物链传递,低营养级生物体内的微塑料通过捕食作用进入到高营养级生物体内,逐级富集,最后进入人类体内。

  欧盟方面的调查得出了一个惊人的数据,由于贝类肉质较为松软,线状的微塑料极易进入,消费者每年因为吃贝类就吸收了1.1万个微塑料碎片。黄伟说,微塑料进入人体后,容易被胃肠黏膜吸附住,难以消化,更小的微塑料颗粒还有可能进入到血液和细胞中。

  遏制:限塑令必须更加严格

  微塑料遍布全球各大洋,治理这一海洋世界“PM2.5”需要国际合作。本次2019亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会就是对这一理念的重申。多国专家学者介绍了他们防治微塑料的探索。

  来自泰国的专家说,2016年,泰国有超过5万吨的塑料垃圾流入近海。为此,泰国制定了20年污染防治战略和污染及废弃物管理计划。泰国在海底沉积物、微生物、海水等方面开展试验,以期找到研究海洋微塑料的标准方法。

  秘鲁专家介绍,2018年,该国成立了海洋微塑料研究培训中心,还将在今后的南极考察中加入微塑料调查项目,引入红外光谱仪等专业设备,并把沙滩、海水、海洋生物中的微塑料研究纳入海岸带研究所的监测项目中。

  越南代表说,他们将加强关于塑料污染的研究,动员本国消费者改变日常消费行为,鼓励使用可生物降解的、可回收利用的和环境友好型的产品,号召各界以环保型包装材料替代塑料制品。

  中国专家则向各国同行介绍,目前,我国已有包括国家科研机构、高校、企业在内的30多个单位,开展水体、海滩、生物体、沉积物、大气、食品等微塑料污染研究。内容涵盖分析方法、生物累积、微生物降解、微塑料的污染和管理等研究领域的各个方面,监测海域从近海延伸至大洋、极地。2018年,中国大洋48航次和中国大洋51航次,“一北一南”在西北太平洋航路沿线及海山区附近同步平行开展微塑料监测,获取西北太平洋海洋微塑料关键信息。我国科学家搭乘“蛟龙号”从大洋4500米深处获取海洋生物,在其体内检出了微塑料。我国积极参与微塑料防治国际治理。2018年,我国首次举办的海洋微塑料主题国际研讨会在贵阳召开,多国政府代表、专家学者、环保人士及国际组织参会交流。

  黄伟说,目前微塑料污染防治中存在不少亟待国际合作解决的问题。比如,监测标准不统一,采样方法和计算方式多种多样。“同一个走航路径,使用采样拖网和走航过滤得出的微塑料浓度大相径庭。”又如,目前微塑料的计数主要依靠人眼从显微镜中识别,这样的计数方法需要花费较长时间和较多人力,效率较低,而且不同的分析鉴定人员判断标准也不一样。专家表示,急需开发一种自动化、智能化的微塑料计数软硬件系统。

  为了从源头上控制塑料垃圾入海,许多国家正在执行越来越严格的“限塑令”。日前,欧盟通过新的限塑令,要在2021年之前全面禁止塑料吸管、棉花棒、塑料盘及塑料刀叉,到2025年力求把塑料瓶回收率提高到95%。一些国家已明令禁止在化妆品和洗护用品中使用塑料微珠。中国从2018年开始全面停止废塑料进口,东南亚各国也紧跟这一脚步,决心不再让自己变成废塑料垃圾场。目前,全球已有50个国家加入到联合国“清洁海洋”计划中。

  海洋污染的种类及防治

  污染海洋的物质众多,从形态上分有废水、废渣和废气。根据污染物的性质和毒性以及对海洋环境造成危害的方式,大致可以把污染物的种类分为以下几类:

  石油及其产品

  此类污染物包括原油和从原油中分馏出来的溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等等,以及经过裂化、催化而成的各种产品。目前每年排入海洋的石油污染物约1千万吨,主要是由工业生产,包括海上油井管道泄漏、油轮事故、船舶排污等造成的,特别是一些突发性的事故,一次泄漏的石油量可达10万吨以上,这种情况的出现,大片海水被油膜覆盖,将促使海洋生物大量死亡,严重影响海产品的价值,以及其他海上活动。

  重金属和酸碱

  包括汞、铜、锌、钴、镐、铬等重金属,砷、硫、磷等非金属以及各种酸和碱。由人类活动而进入海洋的汞,每年可达万吨,已大大超过全世界每年生产约9千吨汞的记录,这是因为煤、石油等在燃烧过程中,会使其中含有的微量汞释放出来,逸散到大气中,最终归入海洋,估计全球在这方面污染海洋的汞每年约4千吨。镉的年产量约1.5万吨,据调查镉对海洋的污染量远大于汞。随着工农业的发展,通过各种途径进入海洋的某些重金属和非金属以及酸碱等的量,呈增长趋势,加速了对海洋的污染。

  农药

  包括有农业上大量使用含有汞、铜以及有机氯等成分的除草剂、灭虫剂,以及工业上应用的多氯酸苯等。这一类农药具有很强的毒性,进入海洋经海洋生物体的富集作用,通过食物链进入人体,产生的危害性就更大,每年因此中毒的人数多达10万人以上,人类所患的一些新型的癌症与此也有密切关系。

  有机物质和营养盐类

  这类物质比较繁杂,包括工业排出的纤维素、糖醛、油脂;生活污水的粪便、洗涤剂和食物残渣,以及化肥的残液等。这些物质进入海洋,造成海水的富营养化,能促使某些生物急剧繁殖,大量消耗海水中的氧气,易形成赤潮,继而引起大批鱼虾贝类的死亡。

  放射性核素

  它是由核武器试验、核工业和核动力设施释放出来的人工放射性物质,主要是锶-90、铯-137等半衰期为30年左右的同位素。据估计目前进入海洋中的放射性物质总量为2亿-6亿居里,这个量的绝对值是相当大的,由于海洋水体庞大,在海水中的分布极不均匀,在较强放射性水域中,海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统,并逐渐积累在器官中,通过食物链作用传递给人类。

  固体废物

  此类污染物主要是工业和城市垃圾、船舶废弃物、工程渣土和疏浚物等。据估计,全世界每年产生各类固体废弃物约百亿吨,若1%进入海洋,其量也达亿吨。这些固体废弃物严重损害近岸海域的水生资源和破坏沿岸景观。

  废热

  它是工业排出的热废水造成海洋的热污染,在局部海域,如有比原正常水温高出4摄氏度以上的热废水常年流入时,就会产生热污染,将破坏生态平衡和减少水中溶解氧。

  上述各类污染物质大多是从陆上排入海洋的,也有一部分是由海上直接进入或是通过大气输送到海洋的。这些污染物质在各个水域分布是极不均匀的,因而造成的不良影响也不完全一样。

  如何减少海洋污染?

  面对当下的海洋污染,我们又可以采取哪些措施来保护海洋环境呢?

  1、海洋开发与环境保护协调发展,立足于对污染源的治理;

  2、对海洋环境深入开展科学研究;

  3、健全环境保护法制,加强监测监视和管理;

  4、建立海上消除污染的组织;

  5、大力宣传教育和科学普及;

  6、加强国际合作,共同保护海洋环境。

(来源:中国海洋网)

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