淡水输入对海洋的影响 -淡水资源对我们有什么作用和意义

2018年1月6号，“向阳红01”船行驶到鲍威尔海盆，科考队员通过船载泵，取得500升表层水，科研人员立即进行检测。在“向阳红01”船二楼实验室，科考队员孙承君正通过显微镜观测滤膜，她惊奇地发现，滤膜上有五、六个小于0.3毫米的微塑料。初步观测，这些蓝色和橙色的微塑料，很可能是纤维状的塑料绳。这次发现说明在人迹罕至的地方，都有微塑料存在。

3 n/ V. [/ f& O/ N8 l

输入

微塑料一词近年来频频见诸媒体，逐渐引起社会各界的注意，不过许多人对它仍是知之甚少。那何为微塑料呢？

初一看，或许以为是应用塑料的一种分类，其实不然，这概念主要是源自海洋生态环境研究。还得从2004年说起，那年英国科学家在《Science》(科学) 杂志上发表了关于海洋水体和沉积物中塑料碎片的论文，首次提出微塑料的概念。此后，许多科研人员都投入微塑料的研究中，并发表了许多重要的成果，使得微塑料污染引起全球的重视。

& E: V" W3 I1 f* @: l6 q

2014年，首届联合国环境大会上，海洋塑料垃圾污染被列为 “十大紧迫环境问题之一”，并对微塑料进行特别关注。

2015年召开的第二届联合国环境大会上，微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题，成为与全球气候变化、臭氧耗竭等并列的重大全球环境问题，由此也可见微塑料污染之严重。

目前学术界对微塑料还没有准确的定义，但通常认为粒径小于5毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜即为微塑料，实际上很多微塑料可达微米乃至纳米级，肉眼是不可见的，因此也被形象地比作海洋中的“PM2.5”。

人们在享受塑料带来的巨大利益的同时，也面临着塑料产生的污染问题。尤其是微塑料在海洋环境中的大量积累，会对多种海洋生物产生毒性作用，也将严重威胁海洋生物的生存及发展。

塑料在当今的人类社会中已经几乎不可替代，被广泛应用到各个领域。自20世纪40年代开始大规模生产以来，每年的产量都在大幅增加。20世纪50年代年产量仅150万吨，到2011年已增长至2.8亿吨，在60余年间产量增加了186.7倍，中国已经成为世界上生产最多塑料的国家。

如此巨量而又难于降解的塑料，成为海洋环境中的重要新型污染源，甚至可能已经开始进入食物链。总结起来，海洋中的塑料垃圾大致有以下主要危害：

1

直接缠绕杀伤：

2 z+ x, ]1 m; t6 K2 W2 X* Z

丢弃的渔网、鱼线、包装带等可缠绕海洋动物，直接导致其受伤乃至死亡；

2

9 _6 C |& R, e' U: e; n! {

被误食：

3 l+ t( L. T& F T `

海洋动物误食塑料之后会造成消化道堵塞，损害取食能力，最终导致死亡，塑料中的有害化学物质也会造成不良影响；

3

助力外来入侵：

漂浮的塑料垃圾可能成为某些海洋生物到达新环境的载体。

+ [; [6 o9 ]+ N0 B+ e; |+ h0 m

目前，从赤道到极地的海水和沉积物、贻贝等贝类、鱼和鸟等脊椎动物，甚至食盐中都检测到了微塑料的存在。微塑料既包括工业生产的微米级别的塑料，比如摩擦剂和塑料生产前体颗粒，这部分称为一次微塑料，也包含来源于大型塑料降解的二次微塑料，是海洋生态系统中最常见的类型。由于微塑料的粒径较小，容易被海洋生物摄取，进而通过食物链在各营养级之间传递，可能会影响整个生态系统。塑料中含有的持久性有机污染物和重金属等也会向海洋中释放，污染海洋环境。

制图：《海洋世界 》

微塑料的来源

—— 一个地区的微塑料往往有多种来源。其中陆源垃圾的贡献可能是最大的。

* ^; s$ P2 y2 M" v3 J }

目前已知的微塑料的来源包括陆源垃圾、化妆品行业、纺织和服装业、塑料制造、旅游业、船体运输、自然灾害和农业生产等。

一个地区的微塑料往往有多种来源，其中陆源垃圾的贡献可能是最大的。根据研究估算，仅2010年就有480万至1270万吨塑料垃圾由于管理不善进入海洋，而且按照目前的发展趋势，如果垃圾管理的基础设施没有提高，到2025年累积入海的塑料垃圾预计会增加一个数量级。这些塑料垃圾在海洋中会不断降解为微塑料，因此陆源垃圾对海洋微塑料的贡献无疑是不可忽视的。基于塑料降解的时间尺度为成百上千年，而目前还缺少高效环保的处理方法，识别微塑料在环境中的来源，加强源头管理是目前缓解微塑料污染的最佳方式。

; m7 h3 P. U3 }! z/ _

微塑料的分布

—— 微塑料已经在海洋中普遍存在，包括极地地区、海岛、大陆架和深海大洋底部。

0 I- m& ~# |2 q8 A0 l$ T; O( L

由于具有很高的迁移性，微塑料已经在海洋中普遍存在，包括极地地区、海岛、大陆架和深海大洋底部。目前广泛引用的数据为80%的海洋塑料碎片产生于陆地，因此，从大范围来看，整体上离岸线越远，微塑料含量越低。从小的范围来看，沙滩、海港、沿海污水处理厂等污染源附近，微塑料含量较高。有河流输入的海区微塑料的含量要高于周围海区。此外，由于海洋中特殊的水文地理特征，环流成为微塑料累积的热点区域。目前，对微塑料在海表和沙滩分布的研究较多，淡水系统和海洋底部相对较少，要想全面了解微塑料在全球的分布还需要开展大量调查研究。

微塑料的迁移

—— 微塑料可以在不同环境介质之间会发生转移

微塑料一旦在海洋中存在和形成便开始了迁移过程。大多数合成聚合物的密度小于海水，漂浮或者悬浮在海洋中，在海水中进行迁移。也有部分聚合物的密度大于海水，这部分微塑料进入海洋后会向海底沉降，通过底层流进行运输。微塑料在环境中会发生变化，如吸附污染物、附着微生物和植物等，这些变化会改变微塑料的密度，影响微塑料的迁移。

' u) |: l* p$ s/ b& e5 O

微塑料可以在不同环境介质之间会发生转移，风和地表径流可以将微塑料从陆地转移到水环境中，河流对微塑料从淡水生态系统进入海洋的迁移作用则更为明显。潮汐对微塑料在海岸和海洋之间的迁移有重要作用，一方面潮汐能将海岸上的塑料垃圾迁移入海；另一方面也可能会使海洋中的微塑料重回海岸。此外，生物摄取也在很大程度上带来微塑料的迁移，目前在贻贝、蟹类和乌龟等生物的体内都发现了微塑料的存在。

e0 h; Q! [! {- z |

生物毒性

—— 微塑料被生物体摄食后，高浓度的化学物质会释放到体内并在脂质含量高的组织中积累，或者通过食物网传递到更高营养级，对生物体造成的伤害将远远超过微塑料本身的影响。

0 Q& D2 a! h- }3 I4 [% {9 A$ X

研究发现，一些细菌、病毒等可以在微塑料表面发展生物膜，作为栖息地和聚集场所，并随微塑料一同进入生物体，使生物体受到感染。

$ {, l# s. H1 v6 k& ^

藻类作为海洋中最重要的初级生产力，也遭受着微塑料的严重威胁。例如，海面上的微塑料对太阳光的遮挡与反射作用会阻碍藻类对阳光的吸收；由微塑料经过长时间的降解破碎成的纳米级塑料颗粒可以降低藻细胞叶绿素a的含量，并增加藻细胞内活性氧的产生。还有一些藻类可以在微塑料表面附着生长，进而改变微塑料的密度，影响其在海洋中的分布状态。

许多浮游动物可以摄入微塑料，其中一部分可以随着排泄物排出体外，另一部分则在消化道中积累，使动物产生饱腹感或者阻塞消化道，进而降低浮游动物的摄食量，造成营养不良。微塑料的暴露还会影响海洋浮游动物的产卵量和繁殖能力。

目前，塑料对海洋游泳动物的影响主要表现在两个方面：

（1）大型塑料可以缠绕游泳动物并使其窒息，还有些大型塑料会被游泳动物误食而引起食管刺穿，划伤食道等损伤；

（2）微塑料对海洋游泳动物的影响，主要包括误食入体内和阻塞摄食器官。研究表明，在鱼类、糠虾、海豚等多种游泳动物的摄食器和消化道中都可以检测到微塑料，并且微塑料的量与动物的年龄和体型相关。

然而，与海水表面和海水中相比，微塑料更容易在海底沉积物中出现，因此，具有沉积物滤食特征的底栖生物更容易摄入微塑料。研究发现，海蚯蚓、海参、海鞘等的消化道中都会不同程度地出现微塑料。而在贻贝和螃蟹中，微塑料不仅会在消化道中出现，还有部分微塑料可以通过消化道上皮细胞进一步转移到血淋巴和组织中。

海鸟虽然不以海洋作为栖息地，但其食物主要来源于海洋。野外调查发现，在许多海鸟的消化道中会不同程度地含有微塑料，海鸟对塑料颗粒的摄食与塑料的形状、大小以及颜色等密切相关，与海鸟的天然食物相似度越大的微塑料在海鸟体内含量越高。但由于海鸟体内不含有消化塑料的酶类，所以摄入的一些塑料碎片将在其消化道内长期存在，影响食物的正常消化，导致摄食障碍和发育不良。

& v3 s# X: K5 I: \% G3 x5 z" t

另外，微塑料除了可以直接堵塞海洋生物的消化道，造成生物体摄食障碍、营养不良等后果外，还可以与其他化学物质联合作用对海洋生物的生存健康造成严重威胁。

制图：《海洋世界 》 : }$ s% [8 `' }' p- |# m* a

为了使塑料具有更佳的使用性能，在其生产和加工过程中常常向其中加入有毒单体、添加剂等化学物质，这些物质在塑料的破碎过程中会逐渐释放出来。另外，微塑料本身的疏水特性和巨大的比表面积可以有效吸附海水中的微量有机物，如多氯联苯、滴滴涕和壬基酚等。吸附实验结果表明，塑料颗粒中的多氯联苯和滴滴涕浓度明显比海水中高，说明塑料颗粒对二者具有很强的吸附能力。这些微塑料被生物体摄食后，高浓度的化学物质会释放到体内并在脂质含量高的组织中积累，或者通过食物网传递到更高营养级，对生物体造成的伤害将远远超过微塑料本身的影响。

- H, L2 x* s Z; W- t

海洋作为地球的重要组成部分，对于生物圈的长期稳定发展发挥着至关重要的作用。而海洋生物又是组成海洋生态系统的基础，微塑料对各种海洋生物的不利影响必将导致海洋生态系统的破坏，甚至将对人类和整个生态系统造成威胁。

d4 Q* ]* o) g' P w1 m& _6 v

目前，关于海洋微塑料生物毒性的研究大多数都只停留在生物个体水平上，而对微塑料在海洋食物链中的传递效应研究甚少。但是，微塑料在食物链中的传递与放大能力与海洋生物甚至整个人类都息息相关。因此，在清楚掌握微塑料的生物毒性过程和机理的基础上，应进一步重点开展微塑料在海洋食物链中的研究工作，从而为微塑料生物毒性的预防和缓解提供依据。

来源：《海洋世界》杂志

识别二维码

关注我们

& L. s, c7 ]+ \/ n 6 k/ W% N, F3 l9 n3 s 2 O& ?1 D- @' @* |1 ?4 A8 z8 u ) K' E, u- L: F- A1 d2 |