问题

我国科学家首次在南极海域发现「微塑料」,我们应当如何应对微塑料污染的危害?

回答
南极“微尘”警钟:我们该如何应对微塑料的侵蚀?

最近,我国科学家在遥远的南极海域发现了微塑料的踪迹,这无疑是在我们这个星球最后的净土敲响了警钟。曾经以为与世隔绝的南极,也未能幸免于人类活动留下的痕迹。微塑料,这个肉眼难以捕捉的“隐形杀手”,正在以一种我们无法忽视的方式,渗透到海洋的每一个角落,甚至最偏远的海域。这不仅仅是科学家的一个发现,更是对我们所有人发出的严峻警告:微塑料污染,已成为我们必须正视并全力应对的全球性危机。

那么,微塑料究竟是什么?它们就像我们日常生活中随处可见的塑料制品,比如塑料袋、饮料瓶、化纤衣物、渔网等等,在自然环境中经过阳光照射、海浪拍打、物理磨损等作用,分解成小于5毫米的细小碎片。这些碎片,有些本身就是微小的塑料颗粒(如化妆品中的磨砂颗粒,俗称“微珠”),更多的是由大块塑料“碎尸万段”而来。它们形态各异,颜色五彩斑斓,但共同的特点是,它们几乎不会在自然界中完全降解,只会越变越小,越变越多,并以惊人的速度扩散。

微塑料的危害,远比我们想象的要触目惊心,而且是全方位的:

海洋生态系统的“沉默杀手”: 毋庸置疑,首当其冲的是海洋生物。浮游生物、贝类、鱼类甚至鲸鱼和海鸟,都会误将微塑料当作食物吞食。一旦进入生物体内,微塑料不仅会造成物理性损伤,比如堵塞消化道、引起内脏器官的损伤,还会释放出塑料在生产过程中添加的化学物质,如增塑剂、阻燃剂等。这些化学物质很多是有毒的,会对生物的生长发育、繁殖能力,甚至免疫系统产生长期的负面影响。更可怕的是,这些有毒物质会随着食物链层层传递、累积,最终可能回到餐桌上,危害人类自身的健康。想象一下,一只小小的磷虾误食了微塑料,被一条小鱼吃掉,这条小鱼又被大鱼捕食,而这条大鱼最终被我们端上了餐桌,其中的毒素经过层层放大,对我们的身体会造成多大的伤害?我们就像在不知不觉中吞食着塑料垃圾。

对人类健康的潜在威胁: 虽然目前对人类直接因摄入微塑料而引起的疾病的研究尚在初期,但其潜在风险不容忽视。微塑料能够穿透人体屏障,进入血液循环,甚至在器官中累积。其携带的有毒化学物质可能干扰内分泌系统,影响生殖健康,甚至与某些癌症的发生有关。我们每天使用的化妆品、穿着的化纤衣物,甚至呼吸的空气中,都可能含有微塑料的踪迹。这种“无处不在”的侵蚀,让我们每个人都可能成为微塑料污染的受害者。

影响气候和海洋酸化: 一些研究表明,微塑料会吸附空气中的污染物,并将其带入海洋。它们还可以改变海水的化学成分,影响海洋的pH值,加剧海洋酸化。海洋酸化不仅威胁着珊瑚礁等海洋生态系统,还会影响许多海洋生物的钙化过程,比如贝类和浮游生物的生存。此外,微塑料的颜色和反光性,也可能改变海洋表面的能量吸收和反射,对海洋温度和环流产生微妙但长远的影响,甚至可能影响气候变化。

面对如此严峻的挑战,我们不能袖手旁观,而是需要全社会共同努力,采取切实有效的措施:

一、 源头减量:釜底抽薪是关键

这是最根本、最有效的应对之道。只要从源头上减少塑料的生产和使用,就能从根本上遏制微塑料的产生。

限制一次性塑料制品的使用: 彻底告别一次性塑料袋、塑料餐具、塑料吸管、一次性塑料杯等。大力推广可重复使用的购物袋、餐具、水杯等替代品。政府可以通过立法,禁止或严格限制这些产品的生产和销售。商家也应积极承担社会责任,提供环保替代方案。
发展和推广可降解材料: 加大对可降解、可生物降解塑料的研究和应用力度。支持使用玉米、淀粉、PLA(聚乳酸)等生物基材料制成的产品。但要注意,所谓的“可降解塑料”也需要特定的工业化处理条件才能完全降解,不能简单地认为它们可以随意丢弃。
改进塑料产品的设计: 鼓励制造商在产品设计阶段就考虑其生命周期结束后对环境的影响。减少产品中的不必要塑料成分,设计更易于回收和处理的材料。例如,化纤衣物在洗涤过程中会脱落大量微纤维,应研究开发不易脱落的化纤技术,或推广使用天然纤维。
规范微珠的使用: 严格禁止在化妆品、个人护理产品中使用塑料微珠。目前许多国家和地区已经出台了相关禁令,我国也应尽快跟进并严格执行。
减少渔业和航运业的塑料污染: 渔业和航运业是海洋塑料污染的重要来源。渔网、浮标等塑料制品随时间推移会破碎成微塑料。需要加强对渔具的管理,推广使用易于回收或可降解的材料,并严格监管船舶的废弃物排放。

二、 清理与回收:亡羊补牢亦有时

即使从源头减量,大量的塑料垃圾依然存在,清理和回收是必不可少的环节。

加强垃圾分类和回收体系建设: 建立高效、便捷的垃圾分类和回收系统,提高塑料制品的回收率。这需要政府的政策引导、资金投入,也需要公众的积极参与和配合。
创新回收技术: 大力投资研发更先进、更经济高效的塑料回收技术,将废弃塑料转化为有价值的原材料,实现循环利用。例如,化学回收技术可以将塑料分解成单体,重新聚合制成新的塑料。
组织清理行动: 定期组织海滩清理、河流清理、海洋清理等活动。虽然清理微塑料本身非常困难,但清理宏观塑料垃圾能从根本上减少其进一步分解为微塑料的机会。支持和推广各种海洋垃圾清理技术和设备。

三、 监测与研究:知己知彼才能百战不殆

深入了解微塑料的来源、分布、迁移规律及其对生态系统和人类健康的影响,是制定有效对策的基础。

加强微塑料的监测网络建设: 在不同海域、不同深度进行常态化、系统化的微塑料监测,了解其污染状况和变化趋势。我国科学家在南极的发现,正是这种监测工作的重要组成部分。
深入研究微塑料的生态毒理学效应: 开展更广泛、更深入的实验研究,揭示微塑料对不同生物种类、不同生命阶段的影响机制,量化其危害程度。
关注微塑料的化学组分: 不仅要关注微塑料的形态,更要关注其携带的化学添加剂及其释放情况,评估其毒性。
探索新的检测和清除技术: 加大对微塑料检测技术、吸附技术、生物降解技术等的研究投入。

四、 提升公众意识:全民参与是根本

应对微塑料污染,最终的落脚点在于每一个人的行为改变。

加强科普教育: 通过各种渠道向公众普及微塑料的危害,提高人们对塑料污染的认识。让大家了解自己的一举一动可能对环境产生的影响。
倡导绿色消费理念: 鼓励消费者选择环保产品,拒绝过度包装,减少一次性塑料制品的消费。
鼓励企业社会责任: 引导企业承担起减少塑料污染的社会责任,从生产、包装到产品废弃物处理,都采取更加环保的措施。
推动国际合作: 微塑料污染是全球性问题,没有哪个国家可以独善其身。需要加强国际间的合作,分享信息、技术和经验,共同制定和实施全球性的应对策略。

南极海域发现微塑料,是一个令人警醒的信号,它提醒我们,地球的每一个角落都未能幸免于人类行为的印记。我们不能等到问题变得无法挽回时才开始行动。从现在开始,从身边的小事做起,减少塑料的使用,做好垃圾分类,支持环保理念。这不仅仅是对环境的责任,更是对我们子孙后代健康未来的投资。让我们携手同行,共同守护这片蔚蓝的星球。

网友意见

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嗯...难得有一个问题我可以插上一嘴。之前在丹麦跟某位导师一起合作过一篇关于海洋微型塑料的小文章。 虽然主题是关于『城市污水处理厂(WWTPs)对微型塑料的处理效果』,但在 review 的部分也对当时全球和地区的微型塑料现状做过一个简单的整理,趁这个机会一起讲一讲。

其实看到这个问题的时候我一点都没有感到惊讶,微型塑料(Microplastics)在海洋中广泛分布其实已经是学术界的共识,只不过过往的研究往往是在人类主要分布的亚洲、欧洲、北美和南美洲进行的,而南极洲由于人烟稀少,相关研究开展较少,所以在南极洲被监测到微型塑料只是时间问题。当然在此要恭喜并感谢该团队的研究填补了该领域的一个空白,因为在此之前,我国团队针对这方面的研究数量十分有限,且集中于个别热门地点,因此无论是研究的广度还是深度都不够好。

根据当时我们的整理发现,各大洲均已经出现不同程度的微型塑料污染,其中以欧洲和北美较为严重,如比利时的学者发现在每千克沉淀物中最多发现了213.5个单位的微型塑料;而在加拿大进行的研究中,也发现每立方样品中有数千个单位的微型塑料(图1)。虽然这些研究还不够描绘微型塑料污染的总体状况,但是能为我们提供一些有用的线索。

从上面的整理可以发现,当前微型塑料的确已经在海洋中形成了广泛的分布,并且该分布与地区经济可能存在一定的相关性(纯属猜测,有待验证)。

那么微型塑料的危害究竟有哪些?正如@lion 所提到的,在海洋中微型塑料既是海洋污染的直接参与者,同时也是海洋中各种污染物的运输载体。前者主要表现为微型塑料对海洋生物的物理伤害,正如图1中的场景,很多生活在微型塑料密度较高的海域的鱼类和海洋生物会不断摄入这些塑料进入体内,久而久之体腔中会积累大量塑料而无法排出,最终痛苦死去。另一方面,这些微型塑料往往在经过自然风化破碎后,形成锋利的锐角,从而在海洋生物体内不断造成伤口,这也是造成海洋生物死亡的一大因素。

如果说微型塑料造成的直接伤害仅仅只是针对海洋生物,还没有对人类有什么直接影响的话,那么微型塑料作为污染物的运输载体就跟我们息息相关了。由于微型塑料普遍体积极小,从而使得比表面积很大,而又由于其成分各异,不乏大量表面粗糙的成分,因此对海洋中各种有机物和污染物的吸附作用十分明显(表2)。

在上面的表格里可以发现,附着于微型塑料表面的污染物主要是 PAHs、PCBs、重金属等,这些污染物一般业内被归为 POPs,即持久性有机污染物,其特点为在环境中停留时间长,对有机体的影响也更为久远。所以从这方面来看,真正应当引起重视的是微型塑料作为污染物的载体对人类的影响,即 POPs 被鱼类等水生生物吸收后通过食物链进一步在人体内富集。对于有兴趣的读者,我推荐可以读一读表格中两篇 global research 的文章[2-3],这两篇文章都是联合了全球多个国家的相关研究者对各地区污染物浓度的测量,数据更全面,得到的结论也都十分有趣。

最后,我们该如何应对当前微型塑料如此泛滥的问题呢?其实我个人认为控制微型塑料的污染相比于其他类型的污染要相对容易,因为其来源较为单一、可控,主要为居民生活排放(当然也有一部分是由于大型塑料的自然风化和降解,这个来源相对广泛,本文暂时不作讨论)。目前微型塑料主要来自个人生活日用品的使用,如牙膏、各类面霜等,当初加入这些塑料的目的是为了提高产品的性能和使用体验(如增加与皮肤、牙齿的摩擦,起到更好的美白效果等),只不过当使用完毕后进入水体,如果不加处理就会通过多个渠道最终流入海洋。

对于城市污水处理厂对微型塑料的处理效果,暂时还没有十分一致的结论。一方面,来自瑞典环境科学院(IVL)的研究者发现城市污水处理厂可以极大地截留水体中的微型塑料,同时现有的污水处理设施已经能满足该需求(截留率达到90%以上),而无需额外增加投资[4]。但另一篇发表在 EST 上的文章认为城市污水处理厂是造成微型塑料泛滥的一大原因,其出水是海洋微型塑料的一大源头之一[5]。按照当时我们的研究结论来看,我们倾向于认为 WWTPs 对微型塑料具备一定的截留能力(但无法达到瑞典的水平),但由于各地 WWTPs 处理方法、运行效果有差异,具体的结论还有待进一步的验证。但不管怎么说,将生活污水进行统一收集和处理一定可以降低向海洋排放微型塑料的总量。但是就目前而言,虽然已经取得了长足的进步,我国城市污水入网率依然有待提高。即便是首都北京,也有相关报道显示[6],截止2016年依然只有90%的城市居民污水进入了污水管网,被污水处理厂统一处理,其他地区的情况恐怕更加不乐观。

所以,解决一切的当务之急,恐怕是加大污水管网建设,纳入更多的家庭和人口。

以上是一点我了解到的情况,不足之处请不吝指正。


Reference

[1] gogreenr12.org/foreign/

[2] Hirai H, Takada H, Ogata Y, et al.. Organic micropollutants in marine plastics debris from the open ocean and remote and urban beaches. Mar Pollut Bull 8 (2011): 1683-1692.

[3] Ogata Y, Takada H, Mizukawa K, et al.. International Pellet Watch: Global monitoring of persistent organic pollutants (POPs) in coastal waters. 1. Initial phase data on PCBs, DDTs, and HCHs. Mar Pollut Bull 10 (2009): 1437-1446

[4] Magnusson K, Noren F. 2014. Screening of microplastic particles in and down-stream a wastewater treatment plant. diva-portal.org/smash/g

[5] McCormick A, Hoellein TJ, Mason SA, et al.. Microplastic is an Abundant and Distinct Microbial Habitat in an Urban River. Environ Sci Technol 20 (2014): 11863-11871.

[6] 北京市水务局:2016年北京污水处理率达90%-千龙网·中国首都网

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