人類健康的新威脅—— “海洋PM2.5”

藍色大洋正面臨一種全新污染物的威脅。從遠洋船的甲板上望向碧波蕩漾的海面,或是身著潛水設備在魚類和珊瑚之間暢游,你可能察覺不到任何異樣。然而,科學家們卻不這么想。

  微塑料——這種細小的顆粒,正在給海洋生態和人類健康帶來巨大的潛在危害。

微塑料不是我們過去熟悉的那種一眼可以辨認出來的“白色垃圾”,卻在浩渺的大海中幾乎無處不在。科學家在水下4500米的大洋深處,在人跡罕至的南極荒原,在即將登上餐桌的海鮮體內,都檢測出了微塑料。

  2004年,英國科研人員在《科學》雜志上率先提出了微塑料的概念。目前公認的微塑料的定義是:直徑小于5毫米的塑料碎片或顆粒。這一新興的海洋污染被人們形象地稱為“海洋中的PM2.5”,在短時間內迅速引起全球重視,已成為與全球氣候變化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的四大全球環境問題之一,被聯合國列為環境與生態科學研究領域的第二大科學問題。

  微塑料從何而來?我們如何監測并評估其污染程度?它將給海洋生態和人們日常生活帶來哪些影響?對這些問題的研究,目前仍處在起步階段。不久前,位于杭州的自然資源部第二海洋研究所和浙江大學海洋學院共同舉辦了“2019亞太區域海洋微塑料監測和管理國際研討會”,來自亞太經合組織8個經濟體的專家、學者、政府部門代表等參會。世代接受海洋饋贈的人們如今已攜起手來,共同防治海洋微塑料污染,建設海洋生態文明。

  源頭:或許就來自一支牙膏

  “在我們日常使用的牙膏、洗面奶等護理品以及化妝品中,就含有塑料顆粒,尺寸可小至微米級。”來自研討會承辦方之一海洋二所的黃偉副研究員說,“它們還被用于醫藥和工業制造等領域,這種我們生產出來直接作為產品或原料的塑料顆粒,就是初生微塑料。”

  次生微塑料則是由大型塑料制品碎片化后產生。航行海上的船舶,捕魚時撒下的漁網,海水養殖所需的浮筏……隨處可見的塑料制品在海浪、紫外線、生物等自然力量作用下逐漸裂解為粉末狀,經過足夠長的時間后,尺寸甚至可小到納米級。

  所以,總的來看,微塑料的來源是在陸地。它從你的洗臉池、梳妝臺出發,進入下水管,和從現代社會各個生產生活管道涌來的同伴們匯聚,最后一起流入大海。悉尼大學沿海城市生態影響研究中心在人口稠密地區的海岸周圍通過監測發現,家用洗衣機每洗一次衣服,排出的廢水中就有1900多根尼龍纖維,這些細小的尼龍纖維就是微塑料。

  從近岸河口到大洋,從赤道海域到南北兩極,從海洋表層到海底深處,人類都發現了微塑料的蹤跡。參加研討會的智利專家說,在智利復活節島附近海域采集的“浮游生物食性”魚類如紅尾圓鲹、藍圓鲹的樣本中,有80%的樣品胃里含有1片到5片微塑料。水樣調查結果顯示,該海域每平方公里就有近6萬片微塑料。

  2018年,黃偉主持了浙江省象山灣沉積物、海水、水產的微塑料污染調查。象山灣是一個典型的半封閉海灣,其水動力條件和自凈能力較差,周邊有大量塑料產品加工廠,人口密集,水產養殖和漁業發達。最新出爐的調查報告顯示,象山灣的表層水和沉積物中均測出微塑料。該水域沉積物中微塑料的平均豐度略高于南黃海海域,但低于渤海、北黃海和長江口地區。報告認為,水產養殖、陸源污水和水交換是海洋微塑料的重要來源。

  包括黃偉的調查在內,近年來我國已全面打響微塑料監測之戰。大量的第一手資料,為搞清全球關鍵海域海洋微塑料分布、漂移路徑和歸宿發揮了重要作用。

  “特別是過去東亞海域及其鄰近西北太平洋海域實測數據嚴重缺失,科學界對我國周邊海域微塑料的來源和漂移路徑認識不清,以至于歐美國家因為中國是塑料生產和消費大國,就把塑料垃圾排海第一大國的帽子也扣在中國頭上。實際上現有調查結果表明,中國近海、表層水體中海洋微塑料含量為中等偏低水平。”黃偉說,這些翔實的監測數據,有力地回應了“中國塑料污染論”。

  危險:毒性可沿食物鏈傳遞

  微塑料污染究竟如何危害海洋生態?黃偉團隊近年來持續開展微塑料對海洋生物的生態毒理學研究,獲得了許多新發現。

  從細小的浮游動物到魚類、海鳥,大多數海洋生物都會通過各種方式把微塑料攝入體內。“海洋生物的攝食方式讓它們很難將微塑料與食物分離開來。更嚴重的是,由于微塑料與浮游生物的大小和密度相似,海洋生物很容易將其誤判為食物,主動捕獲。”黃偉說。這在魚類身上就表現得非常明顯,誤食是魚類攝入微塑料的主要途徑。魚類的體型越大,攝入的微塑料粒徑也越大。在菲律賓海采集的底層魚類的胃腸中發現存在微塑料的個體比例高達40%。北大西洋采集的中層魚類,9%的個體體內發現有塑料碎片和塑料纖維。采自英吉利海峽的10種魚類中,攝入微塑料的個體比例也高達三成。魚類對微塑料的攝入情況已經成為反映海洋微塑料污染的重要指標。

  “大量實驗證明,微塑料會對海洋生物帶來多種毒性效應。”黃偉介紹,微塑料造成一些蝦類和魚類的存活率降低、死亡率升高;還有些魚類受精卵孵化率明顯下降。實驗還表明,微塑料會影響生物機體的基因表達,并產生遺傳毒性。

  微塑料會在生物體內積累并阻塞消化道,讓動物產生飽腹感,攝食量或攝食速率下降,由此影響生長發育。實驗表明,海膽對微塑料的攝入量越多,體形就越小。

  科學家還拿喜歡捕食微塑料的鱸魚仔魚做實驗,發現微塑料讓仔魚的嗅覺靈敏性和活動能力變差,面對外來刺激時其反應變得遲鈍。當把捕食者引入到仔魚生存的環境中時,對照組中仔魚仍然有近半數存活,而微塑料暴露組中的仔魚則無一幸存。

  微塑料不光自身有毒性,它還能吸附海洋中其他有機污染物和重金屬,成為多種污染物進入生物組織和器官的載體。微塑料可沿食物鏈傳遞,低營養級生物體內的微塑料通過捕食作用進入到高營養級生物體內,逐級富集,最后進入人類體內。

  歐盟方面的調查得出了一個驚人的數據,由于貝類肉質較為松軟,線狀的微塑料極易進入,消費者每年因為吃貝類就吸收了1.1萬個微塑料碎片。黃偉說,微塑料進入人體后,容易被胃腸黏膜吸附住,難以消化,更小的微塑料顆粒還有可能進入到血液和細胞中。

  遏制:限塑令必須更加嚴格

  微塑料遍布全球各大洋,治理這一海洋世界“PM2.5”需要國際合作。本次2019亞太區域海洋微塑料監測和管理國際研討會就是對這一理念的重申。多國專家學者介紹了他們防治微塑料的探索。

  來自泰國的專家說,2016年,泰國有超過5萬噸的塑料垃圾流入近海。為此,泰國制定了20年污染防治戰略和污染及廢棄物管理計劃。泰國在海底沉積物、微生物、海水等方面開展試驗,以期找到研究海洋微塑料的標準方法。

  秘魯專家介紹,2018年,該國成立了海洋微塑料研究培訓中心,還將在今后的南極考察中加入微塑料調查項目,引入紅外光譜儀等專業設備,并把沙灘、海水、海洋生物中的微塑料研究納入海岸帶研究所的監測項目中。

  越南代表說,他們將加強關于塑料污染的研究,動員本國消費者改變日常消費行為,鼓勵使用可生物降解的、可回收利用的和環境友好型的產品,號召各界以環保型包裝材料替代塑料制品。

  中國專家則向各國同行介紹,目前,我國已有包括國家科研機構、高校、企業在內的30多個單位,開展水體、海灘、生物體、沉積物、大氣、食品等微塑料污染研究。內容涵蓋分析方法、生物累積、微生物降解、微塑料的污染和管理等研究領域的各個方面,監測海域從近海延伸至大洋、極地。2018年,中國大洋48航次和中國大洋51航次,“一北一南”在西北太平洋航路沿線及海山區附近同步平行開展微塑料監測,獲取西北太平洋海洋微塑料關鍵信息。我國科學家搭乘“蛟龍號”從大洋4500米深處獲取海洋生物,在其體內檢出了微塑料。我國積極參與微塑料防治國際治理。2018年,我國首次舉辦的海洋微塑料主題國際研討會在貴陽召開,多國政府代表、專家學者、環保人士及國際組織參會交流。

  黃偉說,目前微塑料污染防治中存在不少亟待國際合作解決的問題。比如,監測標準不統一,采樣方法和計算方式多種多樣。“同一個走航路徑,使用采樣拖網和走航過濾得出的微塑料濃度大相徑庭。”又如,目前微塑料的計數主要依靠人眼從顯微鏡中識別,這樣的計數方法需要花費較長時間和較多人力,效率較低,而且不同的分析鑒定人員判斷標準也不一樣。專家表示,急需開發一種自動化、智能化的微塑料計數軟硬件系統。

  為了從源頭上控制塑料垃圾入海,許多國家正在執行越來越嚴格的“限塑令”。日前,歐盟通過新的限塑令,要在2021年之前全面禁止塑料吸管、棉花棒、塑料盤及塑料刀叉,到2025年力求把塑料瓶回收率提高到95%。一些國家已明令禁止在化妝品和洗護用品中使用塑料微珠。中國從2018年開始全面停止廢塑料進口,東南亞各國也緊跟這一腳步,決心不再讓自己變成廢塑料垃圾場。目前,全球已有50個國家加入到聯合國“清潔海洋”計劃中。

  海洋污染的種類及防治

  污染海洋的物質眾多,從形態上分有廢水、廢渣和廢氣。根據污染物的性質和毒性以及對海洋環境造成危害的方式,大致可以把污染物的種類分為以下幾類:

  石油及其產品

  此類污染物包括原油和從原油中分餾出來的溶劑油、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等等,以及經過裂化、催化而成的各種產品。目前每年排入海洋的石油污染物約1千萬噸,主要是由工業生產,包括海上油井管道泄漏、油輪事故、船舶排污等造成的,特別是一些突發性的事故,一次泄漏的石油量可達10萬噸以上,這種情況的出現,大片海水被油膜覆蓋,將促使海洋生物大量死亡,嚴重影響海產品的價值,以及其他海上活動。

  重金屬和酸堿

  包括汞、銅、鋅、鈷、鎬、鉻等重金屬,砷、硫、磷等非金屬以及各種酸和堿。由人類活動而進入海洋的汞,每年可達萬噸,已大大超過全世界每年生產約9千噸汞的記錄,這是因為煤、石油等在燃燒過程中,會使其中含有的微量汞釋放出來,逸散到大氣中,最終歸入海洋,估計全球在這方面污染海洋的汞每年約4千噸。鎘的年產量約1.5萬噸,據調查鎘對海洋的污染量遠大于汞。隨著工農業的發展,通過各種途徑進入海洋的某些重金屬和非金屬以及酸堿等的量,呈增長趨勢,加速了對海洋的污染。

  農藥

  包括有農業上大量使用含有汞、銅以及有機氯等成分的除草劑、滅蟲劑,以及工業上應用的多氯酸苯等。這一類農藥具有很強的毒性,進入海洋經海洋生物體的富集作用,通過食物鏈進入人體,產生的危害性就更大,每年因此中毒的人數多達10萬人以上,人類所患的一些新型的癌癥與此也有密切關系。

  有機物質和營養鹽類

  這類物質比較繁雜,包括工業排出的纖維素、糖醛、油脂;生活污水的糞便、洗滌劑和食物殘渣,以及化肥的殘液等。這些物質進入海洋,造成海水的富營養化,能促使某些生物急劇繁殖,大量消耗海水中的氧氣,易形成赤潮,繼而引起大批魚蝦貝類的死亡。

  放射性核素

  它是由核武器試驗、核工業和核動力設施釋放出來的人工放射性物質,主要是鍶-90、銫-137等半衰期為30年左右的同位素。據估計目前進入海洋中的放射性物質總量為2億-6億居里,這個量的絕對值是相當大的,由于海洋水體龐大,在海水中的分布極不均勻,在較強放射性水域中,海洋生物通過體表吸附或通過食物進入消化系統,并逐漸積累在器官中,通過食物鏈作用傳遞給人類。

  固體廢物

  此類污染物主要是工業和城市垃圾、船舶廢棄物、工程渣土和疏浚物等。據估計,全世界每年產生各類固體廢棄物約百億噸,若1%進入海洋,其量也達億噸。這些固體廢棄物嚴重損害近岸海域的水生資源和破壞沿岸景觀。

  廢熱

  它是工業排出的熱廢水造成海洋的熱污染,在局部海域,如有比原正常水溫高出4攝氏度以上的熱廢水常年流入時,就會產生熱污染,將破壞生態平衡和減少水中溶解氧。

  上述各類污染物質大多是從陸上排入海洋的,也有一部分是由海上直接進入或是通過大氣輸送到海洋的。這些污染物質在各個水域分布是極不均勻的,因而造成的不良影響也不完全一樣。

  如何減少海洋污染?

  面對當下的海洋污染,我們又可以采取哪些措施來保護海洋環境呢?

  1、海洋開發與環境保護協調發展,立足于對污染源的治理;

  2、對海洋環境深入開展科學研究;

  3、健全環境保護法制,加強監測監視和管理;

  4、建立海上消除污染的組織;

  5、大力宣傳教育和科學普及;

  6、加強國際合作,共同保護海洋環境。

(來源:中國海洋網)

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