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微塑料污染的危害及防治研究

摘要:生态系统中大量存在的微塑料已经成为全世界关注的焦点,微塑料已经遍布海洋、陆地土壤以及大气中,系“白色污染”之后衍生的更为严重的环境污染问题。微塑料自身能够释放有机毒物,同时也可作为有机毒物及金属毒物的载体蓄积在生物体中,通过食物链影响生物多样性。鉴于微塑料污染的严峻现实,提出相应的防治措施。
关键词 微塑料 污染 危害 防治

目前,塑料已经广泛应用于包装物生产、房屋建筑、汽车生产、电气与电子、农业、居民家具家电、运动、健康与安全等领域。塑料的大量投入生产,全球塑料年产量已超过2亿吨,然而,针对废弃塑料的回收及处理却缺少有效的方法,微塑料的污染已遍及海洋、土壤及大气中。2009年,国内就有人对海洋微塑料污染问题进行过论述,近年来,微塑料才逐渐被人们所重视。目前,在大西洋、太平洋、极地和深海都已发现微塑料的污染[1],地中海东部微塑料污染是迄今有记录以来污染最为严重的。与海洋相比,陆地土壤中的微塑料污染更加严重,甚至已经危及到我们所赖以生存的大气。

1微塑料的分布

2004年,英国学者在《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——直径小于5mm的塑料纤维、颗粒或薄膜。2015年3月,加拿大政府建议把微塑料粒子的大小定义在0.01μm到5mm之间。海洋中的微塑料被形象地称为海中“PM2.5”。微塑料不仅侵占土地资源,也已深入江河湖海之中,并且波及南极海域,微塑料污染严重,已经受到各国政府的高度重视。海水中微塑料含量的多少,与人类活动息息相关。微塑料分布最为集中的是近岸海水区域,尤其在临近城市人口密集区域、排污区、滨海旅游区、大工业集中区、港口作业区和陆源河流注入区。由此可知,海洋中微塑料主要来自陆源塑料垃圾的输入,附近工业污染物的排放、城市生活塑料垃圾排放以及渔业生产活动等[2]。1998年,研究人员在肺癌标本和非肿瘤性肺组织的标本中发现了吸入纤维素和塑料纤维。科学家使用层流罩阻断了外来纤维和塑料的污染,结果发现,在这些新鲜的肺组织中可以反复观察到异质性纤维和塑料纤维的存在,经猜测吸入肺部的微塑料可能是来源于空气中。Dris等[3]观察到法国巴黎大气中存在四种纤维,认为室内空气纤维状微塑料污染可能是大气环境中微塑料的重要来源。周倩对中国滨海城市大气环境中微塑料沉降样品进行分离和鉴定,这也是中国首次报道大气中微塑料的存在,研究结果表明,大气环境中微塑料有4种形貌类型,即纤维类、碎片类、薄膜类和发泡类,绝大部分为纤维类[4]。大气中微塑料的沉降也是海陆中微塑料存在的一个重要原因。

2微塑料的危害

塑料是有机高分子聚合物,生产过程中通过添加各类增塑剂、助剂、阻燃剂等有机化学物质来改善塑料自身性能。例如,塑料中含有的双酚A,邻苯二甲酸二丁酯以及纺织品中添加的多溴联苯醚。这些有机化学物质具有较大的生物毒性,能在环境中持久存在,并通过生物食物链进行累积,影响生物体的生长发育。鱼类、甲壳类等动物摄入塑料颗粒,但大多会经过消化系统,随着粪便排出。斑马鱼摄入20~1000nm的各种粒径的聚苯乙烯颗粒会对腮细胞的DNA造成轻微的损伤[5]。棉检工作人员长期吸入棉尘易发生呼吸系统疾病,因此,大气中的纤维状微塑料可直接影响人体肺部健康。纳米粒径的微塑料可以穿过细胞膜,进入生物体的循环系统及淋巴组织系统,导致生物体存活率降低、死亡率升高、生长发育不良、繁殖能力降低、免疫毒性及遗传毒性的产生等。粒径小于16μm的微塑料会转移到贻贝淋巴系统,粒径小于80μm的高密度聚乙烯微塑料可在贻贝消化系统中富集,导致血流粒细胞增多和溶酶体膜不稳定等,引发机体免疫系统的炎症反应[6]。经过食用水产品进入人体的微塑料,一部分将蓄积在体内,影响人类健康,另一部分将随人类粪便排出体外,已有研究报道,人类粪便中发现微塑料的存在。微塑料表面具有疏水性,能吸附疏水性有机污染物和金属化学污染物,如多溴联苯醚、有机氯农药、双酚A、铅、铬、镉等。这些有机毒物及金属毒物的长期摄入,会造成生物体肝脏、心脏及肾脏等组织损伤。例如,一定量的双酚A可抑制腔前卵泡中雌激素的合成和分泌,干扰卵泡发育、颗粒细胞增殖和卵母细胞成熟。多溴联苯醚是塑料生产中所添加的阻燃剂,会使生物体的内分泌系统、生殖系统、神经系统紊乱。重金属对肾功能的损害是通过损坏肾小管上皮细胞,在铅中毒性肾损害的显著期,显微镜下有大量肾小管坏死。

3微塑料的防治

首先,应增加可降解塑料的开发及实现工业化,减少传统塑料的生产及使用。目前,全球研发的生物降解塑料品种达几十种,但实现工业化的有限。可降解塑料已应用在汽车行业、农业、食品包装行业。奔驰、宝马、丰田等汽车企业采用可降解塑料聚乳酸、聚羟基脂肪酸类高分子、聚丁二酸丁二醇酯等做零部件;农业上使用可降解塑料聚β-羟基丁酸酯做包埋剂。其次,普及塑料的循环利用,落实“限塑令”。“限塑令”施行至今已经10年了,按照国家发改委的数据显示,超市、商场、集贸市场的塑料袋使用量减少870亿个。随着网上购物、外卖与快递行业的兴起,塑料包装袋的用量迅速增加,加剧白色污染。“限塑令”的落实,“谁生产,谁负责”政策的制定,鼓励外卖、快递行业使用绿色包装代替廉价塑料。限制廉价塑料的生产,严禁废弃塑料流入生态环境。然后,收集处理海洋、陆地以及大气中塑料垃圾。荷兰21岁发明家史拉特设计出一种借助海流力量收集海洋塑料垃圾的装置,最多可以收集3000m3的塑料垃圾,相当于一个奥运泳池的容量。戴尔公司设立了一个新项目,回收原本可能流入海洋造成污染的塑料,制造成包装材料,既能减少塑料对海洋生态系统的污染,又能回收利用塑料。国内可研发海洋垃圾收集装置,或购买已经成熟的装置来收集沿海垃圾,进行分类处理。最后,降解生态环境中废弃塑料,减少塑料垃圾污染。环境中的传统塑料的降解方法已有报道,真菌、细菌、降解基因及酶均能降解聚氨酯塑料,黄粉虫和大麦虫啃食泡沫塑料,能有效降解聚苯乙烯,昆虫及其肠道微生物可以高效降解聚乙烯和聚苯乙烯,但是实际降解速率很低,无法应用于实际。在今后的研究工作中,将实验室成果实现工业化,可以有效解决现在的塑料污染问题。

参考文献:

[1]周倩,章海波,李远,等.海岸环境中微塑料污染及其生态效应研究进展[J].科学通报,2015,60(33):3210-3220.

[2]龙邹霞,余兴光,金翔龙,等.海洋微塑料污染研究进展和问题[J].应用海洋学学报,2017,36(04):586-596.

[4]周倩,田崇国,骆永明.滨海城市大气环境中发现多种微塑料及其沉降通量差异[J].科学通报,2017,62(33):3902-3909.

[5]蔡亚云,赵佳玥,李文锋,等.不同粒径塑料微颗粒在斑马鱼腮组织中的积累及其对蒽毒性的影响[J].应用与环境生物学报,2017,23(06):1154-1158.

作者:王晓卉 单位:贵州警察学院

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