从大气到极地雪冰,微塑料无处不在

时间:2020-10-11

张玉兰 陈治理

塑料自从发明以来,就被广泛应用于人们的日常生活,如汽车、电子产品、包装、衣物等,随之而来的塑料污染也成为全球性难题。根据欧洲塑料制造商协会(PlasticEurope)发布的年度报告,2018年全球塑料产量约为3.59亿吨,1950年以来全球塑料生产超过80亿吨,其中仅有9%的塑料垃圾可回收利用,12%进行了焚烧处理,其余大部分塑料被丢弃到环境中。近几十年来,塑料产量持续增加,由此带来的一系列环境问题日趋严重。

微塑料是什么?

2004年,一篇发表于《科学》杂志的关于海洋水体与沉积物中塑料碎片的论文,首次提出了微塑料的概念。目前,科学界对于微塑料的定义通常是指粒径在5毫米以下的塑料颗粒,包括碎片、薄膜、纤维等。我们认识到微塑料主要有两个来源:一是生产时尺寸就在微米级的原生微塑料,主要用于化妆品和个人护理产品;二是大塑料在环境中经光照、氧化、机械磨损等作用,降解而成的次生微塑料。

微塑料引发环境问题

海洋中的微塑料是一个全球性的环境问题,引起了各国科学家的极大关注。由于塑料产量的快速增长,微塑料在海洋环境中的积累不断增加。不同海洋区域微塑料的分布特征差异巨大。全球海洋微塑料聚集区主要分布在北太平洋、南太平洋、北大西洋、南大西洋和印度洋5个洋流环流带,其中微塑料在北太平洋环流带的丰度高达105个/平方公里。

海洋中的微塑料正在引发各种环境、生态问题:一方面,微塑料容易造成海洋动物进食器官的堵塞,影响动物摄食;另一方面,被吞食的微塑料含有或吸附有毒物质,将对海洋动物产生间接危害。这些有毒物质沿着食物链传递与富集,最终可能影响人类健康。近年来,科学家在淡水环境中也检测到丰度较高的微塑料,如在我国的太湖、洞庭湖、三峡水库等环境中,微塑料丰度可以达到107个/平方公里。而污泥和有机肥长期施用、农用地膜残留等,都导致大量微塑料积累在土壤环境中。

随着研究的深入,我们发现除了海洋、淡水和土壤环境,微塑料在大气环境中也广泛存在。在与人类生活息息相关的瓶装水、自来水、食盐、海产品、外卖包装以及大气中,都检测到了数量不同、形状各异的微塑料颗粒,微塑料可以说是“无处不在”。有评估表明,平均每个人每年通过食盐、饮用水以及呼吸系统摄入的微塑料可达107个。而室内空气中甚至也存在大量微塑料,对人体健康的潜在危害不容忽视。

微塑料的“乾坤大挪移”

由于微塑料具有轻便、小粒径等特征,它甚至存在于全球不同地区的大气环境中,可随着气溶胶干湿沉降等过程重新返回地面。如上海、东莞、日本福冈以及德国汉堡等地,研究人员在这些城市的大气中都检测到了微塑料。这些微塑料以纤维状和碎片状为主,较少有发泡类,且粒径一般集中在小于500微米的范围,比海洋环境中的微塑料偏小。在我国37个城市室内和室外的大气沉降中,发现的微塑料类型主要是PET和PC,并且室内空气中含有更多的微塑料。

最近的研究在偏远地区也陆续检测到了微塑料。歐洲比利牛斯山脉的空气中检测到数量较多的微塑料,其中很多都是微小的碎片、纤维和薄膜;美国落基山国家公园的降雨中,也发现有大量各种,颜色的塑料纤维和碎片;对北极积雪的检测发现,每升雪水甚至含有上万个微塑料颗粒;德国南部某乡村公路的雪样中微塑料最多,浓度达到每升15.4万个。

这说明微塑料能在空气中进行远距离传输,并能到达远离微塑料源区的空气清洁地区。这种传输也可能是滨海地区陆地向海洋传输微塑料的一个重要途径。

微塑料是如何进入大气的,又是如何进行传输的?这一科学问题尚未得到确切回答。通常认为,地表环境中的微塑料受风力、磨损等作用而进入大气环境,并可能与气溶胶以及大气中的其他化学组成发生作用,在大气环流带动下进行传输。最近的研究还指出,海洋飞沫也可能是表层海水微塑料进入大气的一个重要方式。但是,由于目前缺少关于微塑料的准确排放源清单,也缺乏对次生微塑料产生过程、环境中氧化与降解过程等内容的准确认识,追踪大气微塑料的运移轨迹、沉降方式等困难重重。

人迹罕至的极地冰川也有微塑料

研究人员在阿尔卑斯山冰川中也发现了大量微塑料。冰川是冰冻圈的重要组成,主要发育在高纬度高海拔地区。这里远离人类活动排放的污染物,但微塑料依然经由大气传输沉降到冰川,在极端低温环境下长时间无法降解,最终可能进入冰川地区的食物链,对环境和生物健康造成危害。为保护阿尔卑斯的冰川,相关的滑雪场已禁止使用塑料制品,以消除微塑料对冰川环境的影响。

作为全球冰冻圈的重要地区,青藏高原发育有大量的冰川,被誉为“亚洲水塔”。之前的研究发现,青藏高原的河湖水中存在微塑料。微塑料能否通过大气传输进而经干湿沉降在这些冰川上沉积?针对这一科学问题,科研人员通过对冰川雪冰和湖冰表面积雪的采样与检测,初步发现雪冰中含有大量微塑料。由此进一步指出,即便是在人迹罕至的偏远地区,微塑料依然可以通过大气传输沉降到达地表。作为微塑料生命循环(microplasticlifecycle)的重要环节,大气微塑料的远距离传输不容忽视。

环境中微塑料广泛存在。由于微塑料难降解、有毒性并且能吸附有毒物质,水生生态系统中的动物摄食微塑料,则可能扰乱其生理过程。而大气微塑料比海洋中微塑料的粒径更小,人体呼吸等都会摄入大量微塑料;在食物中,甲壳类海鲜、盐和啤酒中微塑料颗粒也很多。微塑料在人体内的积累对人体健康存在潜在风险。目前,对于大气微塑料的来源、赋存量、扩散途径、迁移机理以及影响范围的研究还比较少。不同地区微塑料在大气中的污染状况及其影响因素尚不清楚。大气微塑料对人体影响如何,相关的健康风险评估亟待加强。

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