微塑料污染的危害及防治研究

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目前，塑料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包裝物生產(chǎn)、房屋建筑、汽車生產(chǎn)、電氣與電子、農(nóng)業(yè)、居民家具家電、運(yùn)動(dòng)、健康與安全等領(lǐng)域。塑料的大量投入生產(chǎn)，全球塑料年產(chǎn)量已超過(guò)2億噸，然而，針對(duì)廢棄塑料的回收及處理卻缺少有效的方法，微塑料的污染已遍及海洋、土壤及大氣中。2009年，國(guó)內(nèi)就有人對(duì)海洋微塑料污染問(wèn)題進(jìn)行過(guò)論述，近年來(lái)，微塑料才逐漸被人們所重視。目前，在大西洋、太平洋、極地和深海都已發(fā)現(xiàn)微塑料的污染[1]，地中海東部微塑料污染是迄今有記錄以來(lái)污染最為嚴(yán)重的。與海洋相比，陸地土壤中的微塑料污染更加嚴(yán)重，甚至已經(jīng)危及到我們所賴以生存的大氣。

1微塑料的分布

2004年，英國(guó)學(xué)者在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了關(guān)于海洋水體和沉積物中塑料碎片的論文，首次提出“微塑料”的概念——直徑小于5mm的塑料纖維、顆粒或薄膜。2015年3月，加拿大政府建議把微塑料粒子的大小定義在0.01μm到5mm之間。海洋中的微塑料被形象地稱為海中“PM2.5”。微塑料不僅侵占土地資源，也已深入江河湖海之中，并且波及南極海域，微塑料污染嚴(yán)重，已經(jīng)受到各國(guó)政府的高度重視。海水中微塑料含量的多少，與人類活動(dòng)息息相關(guān)。微塑料分布最為集中的是近岸海水區(qū)域，尤其在臨近城市人口密集區(qū)域、排污區(qū)、濱海旅游區(qū)、大工業(yè)集中區(qū)、港口作業(yè)區(qū)和陸源河流注入?yún)^(qū)。由此可知，海洋中微塑料主要來(lái)自陸源塑料垃圾的輸入，附近工業(yè)污染物的排放、城市生活塑料垃圾排放以及漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)等[2]。1998年，研究人員在肺癌標(biāo)本和非腫瘤性肺組織的標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)了吸入纖維素和塑料纖維?？茖W(xué)家使用層流罩阻斷了外來(lái)纖維和塑料的污染，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這些新鮮的肺組織中可以反復(fù)觀察到異質(zhì)性纖維和塑料纖維的存在，經(jīng)猜測(cè)吸入肺部的微塑料可能是來(lái)源于空氣中。Dris等[3]觀察到法國(guó)巴黎大氣中存在四種纖維，認(rèn)為室內(nèi)空氣纖維狀微塑料污染可能是大氣環(huán)境中微塑料的重要來(lái)源。周倩對(duì)中國(guó)濱海城市大氣環(huán)境中微塑料沉降樣品進(jìn)行分離和鑒定，這也是中國(guó)首次報(bào)道大氣中微塑料的存在，研究結(jié)果表明，大氣環(huán)境中微塑料有4種形貌類型，即纖維類、碎片類、薄膜類和發(fā)泡類，絕大部分為纖維類[4]。大氣中微塑料的沉降也是海陸中微塑料存在的一個(gè)重要原因。

2微塑料的危害

塑料是有機(jī)高分子聚合物，生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)添加各類增塑劑、助劑、阻燃劑等有機(jī)化學(xué)物質(zhì)來(lái)改善塑料自身性能。例如，塑料中含有的雙酚A，鄰苯二甲酸二丁酯以及紡織品中添加的多溴聯(lián)苯醚。這些有機(jī)化學(xué)物質(zhì)具有較大的生物毒性，能在環(huán)境中持久存在，并通過(guò)生物食物鏈進(jìn)行累積，影響生物體的生長(zhǎng)發(fā)育。魚類、甲殼類等動(dòng)物攝入塑料顆粒，但大多會(huì)經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)，隨著糞便排出。斑馬魚攝入20～1000nm的各種粒徑的聚苯乙烯顆粒會(huì)對(duì)腮細(xì)胞的DNA造成輕微的損傷[5]。棉檢工作人員長(zhǎng)期吸入棉塵易發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病，因此，大氣中的纖維狀微塑料可直接影響人體肺部健康。納米粒徑的微塑料可以穿過(guò)細(xì)胞膜，進(jìn)入生物體的循環(huán)系統(tǒng)及淋巴組織系統(tǒng)，導(dǎo)致生物體存活率降低、死亡率升高、生長(zhǎng)發(fā)育不良、繁殖能力降低、免疫毒性及遺傳毒性的產(chǎn)生等。粒徑小于16μm的微塑料會(huì)轉(zhuǎn)移到貽貝淋巴系統(tǒng)，粒徑小于80μm的高密度聚乙烯微塑料可在貽貝消化系統(tǒng)中富集，導(dǎo)致血流粒細(xì)胞增多和溶酶體膜不穩(wěn)定等，引發(fā)機(jī)體免疫系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)[6]。經(jīng)過(guò)食用水產(chǎn)品進(jìn)入人體的微塑料，一部分將蓄積在體內(nèi)，影響人類健康，另一部分將隨人類糞便排出體外，已有研究報(bào)道，人類糞便中發(fā)現(xiàn)微塑料的存在。微塑料表面具有疏水性，能吸附疏水性有機(jī)污染物和金屬化學(xué)污染物，如多溴聯(lián)苯醚、有機(jī)氯農(nóng)藥、雙酚A、鉛、鉻、鎘等。這些有機(jī)毒物及金屬毒物的長(zhǎng)期攝入，會(huì)造成生物體肝臟、心臟及腎臟等組織損傷。例如，一定量的雙酚A可抑制腔前卵泡中雌激素的合成和分泌，干擾卵泡發(fā)育、顆粒細(xì)胞增殖和卵母細(xì)胞成熟。多溴聯(lián)苯醚是塑料生產(chǎn)中所添加的阻燃劑，會(huì)使生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。重金屬對(duì)腎功能的損害是通過(guò)損壞腎小管上皮細(xì)胞，在鉛中毒性腎損害的顯著期，顯微鏡下有大量腎小管壞死。

3微塑料的防治

首先，應(yīng)增加可降解塑料的開發(fā)及實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，減少傳統(tǒng)塑料的生產(chǎn)及使用。目前，全球研發(fā)的生物降解塑料品種達(dá)幾十種，但實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的有限?？山到馑芰弦褢?yīng)用在汽車行業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品包裝行業(yè)。奔馳、寶馬、豐田等汽車企業(yè)采用可降解塑料聚乳酸、聚羥基脂肪酸類高分子、聚丁二酸丁二醇酯等做零部件；農(nóng)業(yè)上使用可降解塑料聚β-羥基丁酸酯做包埋劑。其次，普及塑料的循環(huán)利用，落實(shí)“限塑令”?！跋匏芰睢笔┬兄两褚呀?jīng)10年了，按照國(guó)家發(fā)改委的數(shù)據(jù)顯示，超市、商場(chǎng)、集貿(mào)市場(chǎng)的塑料袋使用量減少870億個(gè)。隨著網(wǎng)上購(gòu)物、外賣與快遞行業(yè)的興起，塑料包裝袋的用量迅速增加，加劇白色污染?！跋匏芰睢钡穆鋵?shí)，“誰(shuí)生產(chǎn)，誰(shuí)負(fù)責(zé)”政策的制定，鼓勵(lì)外賣、快遞行業(yè)使用綠色包裝代替廉價(jià)塑料。限制廉價(jià)塑料的生產(chǎn)，嚴(yán)禁廢棄塑料流入生態(tài)環(huán)境。然后，收集處理海洋、陸地以及大氣中塑料垃圾。荷蘭21歲發(fā)明家史拉特設(shè)計(jì)出一種借助海流力量收集海洋塑料垃圾的裝置，最多可以收集3000m3的塑料垃圾，相當(dāng)于一個(gè)奧運(yùn)泳池的容量。戴爾公司設(shè)立了一個(gè)新項(xiàng)目，回收原本可能流入海洋造成污染的塑料，制造成包裝材料，既能減少塑料對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的污染，又能回收利用塑料。國(guó)內(nèi)可研發(fā)海洋垃圾收集裝置，或購(gòu)買已經(jīng)成熟的裝置來(lái)收集沿海垃圾，進(jìn)行分類處理。最后，降解生態(tài)環(huán)境中廢棄塑料，減少塑料垃圾污染。環(huán)境中的傳統(tǒng)塑料的降解方法已有報(bào)道，真菌、細(xì)菌、降解基因及酶均能降解聚氨酯塑料，黃粉蟲和大麥蟲啃食泡沫塑料，能有效降解聚苯乙烯，昆蟲及其腸道微生物可以高效降解聚乙烯和聚苯乙烯，但是實(shí)際降解速率很低，無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際。在今后的研究工作中，將實(shí)驗(yàn)室成果實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，可以有效解決現(xiàn)在的塑料污染問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]周倩,章海波,李遠(yuǎn),等.海岸環(huán)境中微塑料污染及其生態(tài)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].科學(xué)通報(bào),2015,60(33):3210-3220.

[2]龍鄒霞,余興光,金翔龍,等.海洋微塑料污染研究進(jìn)展和問(wèn)題[J].應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(04):586-596.

[4]周倩,田崇國(guó),駱永明.濱海城市大氣環(huán)境中發(fā)現(xiàn)多種微塑料及其沉降通量差異[J].科學(xué)通報(bào),2017,62(33):3902-3909.

[5]蔡亞云,趙佳玥,李文鋒,等.不同粒徑塑料微顆粒在斑馬魚腮組織中的積累及其對(duì)蒽毒性的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2017,23(06):1154-1158.

作者:王曉卉 單位:貴州警察學(xué)院