塑料碎片,包括微塑料和微纤维,在海洋环境中随处可见[1,2],同时每年仍有约800万吨塑料进入海洋[3],保守估计来看,现在至少有5.25万亿塑料碎片在海洋表层水域循环[4]


尽管一些塑料是来自海洋作业,但80%的塑料都被认为是源于陆地 —— 废弃塑料材料因管理不善,会以垃圾、工业排放等形式通过河流、废水排放、风、浪潮等方式进入海洋[5]


实际上,塑料污染已经渗透到生物圈的几乎每个方面,而且自二十世纪六十年代以来,全球塑料产量还以每年约8.7%的速度增长。

海洋里的塑料瓶 © richcareyzim/Pond5/WWF=US

虽然我们对海洋塑料的来源以及在自然中的降解有了相对深入的研究,但它们在海洋生态系统食物网中的流动以及对人类健康构成的隐患都还不完全清楚。


之前熊猫君曾讨论过科学家在正常生理怀孕女性的胎盘样本中检测到微塑料碎片的发现,今天我们将继续微塑料与人类健康的话题,讲讲那些吞食微塑料的鱼儿们……


 流入海洋的微塑料

海洋环境中的微塑料通常以颗粒、碎片或纤维的形式存在,由多种聚合物组成[6]。有些聚合物的密度高于海水,那么预计就会沉到海底,如聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯(PVC)和丙烯酸等;密度低于海水的常会漂浮在水面上,如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。


塑料在进入海洋时,它本身不同的聚合物类型、形状、密度等特性都会影响到分解速率,从而进一步决定了它在水体中的不同移动方式,比如浮力越大的塑料就越有可能被洋流和风携带跨越不同环境。

印度洋拍摄到的塑料碎片 © naturepl.com / Alex Mustard / WWF

在阳光和波浪等自然力下,塑料还会被分解成微塑料,即小于5毫米的不均匀的颗粒,这里的定义通常也包括了小于1微米的纳米级塑料碎片。它们存在于沉积物、海洋表面、水体、动物甚至是空气中,最常见的塑料类型是聚乙烯(常见于塑料袋)和聚丙烯(常见于塑料瓶盖、渔具等)[7]


人们一般将微塑料分为初级和次级。初级指的就是最初生产的小于5毫米的微塑料,像是许多个人护理产品含有的塑料微珠就是一个典型的例子[8]。2015年的数据估计,仅在美国,每天就有80亿粒塑料微珠进入水生栖息地里[9]。但好的方面是,现在这种微珠正在全球范围内被逐步淘汰。

塑料微珠 © Flickr / MPCA Photos

次级指的是那些由大型物品的分解而产生的微塑料,主要来源于纺织品的微纤维、轮胎磨损以及最终会由于风化分解成微塑料的较大塑料物品[10]


也就是说,即使塑料的生产完全停止、塑料垃圾不再倾倒,海洋中的微塑料还是会继续增加,因为较大的塑料垃圾还在分解为次级微塑料[8]


 越来越多的鱼在摄入微塑料

海洋生物摄入塑料可能是塑料进入生态系统的主要途径之一[11]。海洋鱼类摄入塑料的报道最早出现在不到50年前[12],并在过去10年里持续成为越来越受关注的研究课题。


然而,随着研究越来越普遍,评估方法也得到了改进,过去许多的研究结果可能面临着缺乏标准化的问题,并且仅总结了现有数据,没有提供关于海洋鱼类摄入微塑料情况的综合分析。

五带豆娘鱼(Abudefduf vaigiensis)与一次性塑料袋

© Magnus Lundgren / Wild Wonders of China / WWF

考虑到这样的认识空缺,今年二月发表在《全球变化生物学》(Global Change Biology)期刊上的研究[13]汇集了1972-2019年之间发表所有关于该问题的科学研究报告,建立了现有最大的海洋鱼类摄入微塑料的数据库,同时也跟踪监测了鱼类与塑料垃圾共存的状况后指出:

在对555个海洋和河口鱼类物种的171,774条个体进行研究后发现,有超过三分之二的物种存在摄入微塑料的现象,共计为386个物种,其中210个物种因具有经济价值成为了商业捕捞的目标。


不仅如此,研究还强调海洋鱼类摄入微塑料的发生率在过去十年里翻了一番,且还在以每年2%以上的速度增长……

该研究调查的139科下鱼类的塑料摄入情况,更多细节请参考原文 [13]

然而,研究物种中仅有四分之一曾被充分研究,发现牠们经常会摄入塑料;并且仍缺乏许多鱼类群体的情况,尤其是深海鱼类,牠们几乎没有被研究过。


进一步地,研究团队还分析了地理、生态和行为因素在跨物种摄入微塑料中产生的影响。结果表明,水体中的塑料丰度与动物的塑料摄入量呈正相关。比如底栖物种更有可能在浅水中摄入微塑料;相反,远洋物种更有可能会摄入混合层以下的微塑料。

路氏双髻鲨(Sphyrna lewini) © naturepl.com / Doug Perrine / WWF

其中移动性掠食动物摄入微塑料的可能性最高,比如处于食物链顶端的双髻鲨科(Sphyrnidae)物种;食草动物和滤食动物的摄入几率则相对较低。


除此之外,研究团队还发现海洋中层的灯笼鱼类会摄入水面的微塑料并在深海处排泄,这很可能就是海洋表面微塑料移动至海底变成海洋垃圾汇集地的关键原因。


 这会如何影响我们的健康

海洋和河口鱼类资源为数十亿人提供了经济来源和营养补充[14]。然而,一个主要的担忧是,已经证实有210种摄入塑料的鱼类是商业捕捞的目标,而真实数字可能还会更高。


根据过去的研究,我们了解到微塑料会污染鱼的身体组织,比如塑料衍生的化合物会转移至鱼身上,从而导致其活性降低、肝功能受损和脑损伤[15]


但实验室研究常用的微塑料浓度都高于平均的环境浓度,因此微塑料在自然界中是否会通过生物积累对行为、生理、健康或食物网产生负面影响(也包括了野生鱼类摄入微塑料所产生的影响),仍然未得到足够研究[16]


此外,尽管还没有确凿的证据,但人们也越来越担心塑料或来自塑料的污染物会通过食用海鲜而在人类体内积累

微塑料可以被贝类等海洋物种摄入,有可能会在食物链上生物累积并进入人类的饮食

© Originally published by Marine Litter GRID-ADRENAl, Maphoto/Riccardo Pravettoni

www.grida.no/resources/6915

通常来讲,海鲜确实是人类接触微塑料的主要途径之一。在过去的近半个世纪,全球水产需求已增加了5倍。2014年全球人均海鲜消费量超过20公斤,其中一半来自野生捕捞,一半来自水产养殖。


在水产养殖中,通过在池塘、水箱或选定的水体中饲养动物来控制环境条件是可能的,而且动物在水产养殖中的寿命通常比在野外环境的要短,这可能意味着更少接触和摄入微塑料的机会。但这方面的研究还是比较少,对养殖和野生鱼类以及贝类的微塑料差异尚不明确。

由于微塑料体积小,它们很容易被多种海洋生物摄入,并通过食物网在多种生物中传递、转移[17]。比如一些浮游生物和食物链底部的幼虫、大小无脊椎动物以及鱼类都有摄入微塑料的记录,并在捕食性鲫鱼体内也观察到了微塑料的营养转移[18]


塑料如何在海洋环境中移动的视觉参考图

© Originally published by Marine Litter GRID-ADRENAl, Maphoto/Riccardo Pravettoni

www.grida.no/resources/6904

因此,微塑料存在于许多供人们食用的物种中,包括鱼类。通常这些微塑料颗粒会集中在生物体的消化道中,那么在食用整只的双壳类动物和小型鱼类时更有可能遇到微塑料


考虑到水和盐很多都是从自然界中提取的,过去也有研究调查了用这些成分制成的产品,发现例如啤酒、蜂蜜、海盐等产品中都含有微塑料。


摄入微塑料对我们人类健康是否存在影响,主要取决于接触浓度。但由于目前对微塑料研究的数据空缺,仍没有足够的信息来评估人类可能通过食物接触到的微塑料的真实数量。

2008年,曾在一条纺缍鰤(Elagatis bipinnulata)的胃里发现了17个微塑料碎片,

这是在其分布国市场上较为常见的一种鱼

© Marcus Eriksen, 5 Gyres Institute

理论上,微塑料主要会以物理和化学两个途径对人体造成影响。从物理效应上来看,人体的排泄系统会清除微塑料,摄入的微塑料和纳米塑料约有90%可能通过粪便被处理掉[19]。那么,影响滞留率和清除率的因素则是微塑料的大小、形状、聚合物类型以及附着的化学添加剂[20]


虽然我们对累积的微塑料物理效应了解较少,但初步研究已经证明了一些潜在的危害,包括加剧炎症反应、与塑料颗粒大小相关的毒性、附着化学污染物的迁移转化和对肠道微生物组的破坏[21]

浅礁上的一次性塑料袋 © Shutterstock / John Cuyos / WWF

从化学效应上来看,塑料上附着的化学添加剂可能会产生毒性作用。此外,微塑料富集持久性有机污染物的能力也引起了人们的担忧,也就是说,微塑料可能会把有害的持久性有机污染物转移给海洋动物,继而转移给人类[20]


同样地,如上文所述,微塑料与动物组织之间的化学分区是一个动态过程,我们仍对海洋微塑料在自然界中的生物累积、动力学和物化特性等研究很少。


 净塑自然,为我们的健康减负

我们现在已经知道人类会摄入微塑料。但不光是海鲜,我们呼吸的空气、吃的食物以及喝的水都可能被微塑料污染。根据研究表明,一个普通人每周可能会摄入大约5克的微塑料[22],这相当于一张信用卡的大小。


因此,评估微塑料对生态系统和食品安全的影响、提高对潜在毒理学机制和公共健康影响的认识十分紧迫。

创意概念图:由塑料袋制成的鱼,旨在突显海洋与河流的塑料污染问题

© Shutterstock / Plotnikova Tatiana / WWF

我们同时也希望,在可能的情况下能够识别低风险的海鲜品种、生产方法和地区,并通过调整各种海鲜加工以及烹饪方法,减少微塑料摄入并保留营养物质,而不是简单地倡议消费者避免食用海鲜。


2019年,世界自然基金会(WWF)在全球发起“净塑自然”的号召,从支持全球减塑国际政策、推动企业践行循环经济与责任、助力城乡的废物管理等方面着手,配合提高社会对塑料问题意识的宣传教育工作,降低排放到自然环境的塑料废弃物数量。

在我国,熊猫君一直在为实现“净塑自然”而努力,并推动“净塑城市”在中国落地。目前三亚市和扬州市已首批加入该倡议,在此,我们也期盼更多城市加入WWF“净塑城市”倡议,以城市之名,为自然减塑。

© Plastic Smart Cities

而我们每个人都可以从简单的第一步做起,如拒绝使用一次性塑料制品,选择可重复使用的水杯、餐具、环保购物袋等,重复使用塑料制品,做好源头分类,支持回收……




资料翻译&整理:鹅子
排版:捷西
本文数据资料来源:
➤ Plastic ingestion by marine fish is widespread and increasing (2021)
➤ Microplastics in Seafood and the Implications for Human Health(2018)

[1] Bergmann, M., Wirzberger, V., Krumpen, T., Lorenz, C., Primpke, S., Tekman, M. B., & Gerdts, G. (2017). High quantities of microplastic in Arctic deep-sea sediments from the HAUSGARTEN observatory. Environmental Science and Technology, 51, 11000–11010. 

[2] GESAMP. (2016). In P. J. Kershaw & C. M. Rochman (Eds.), Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: Part 2 of a global assessment. International Maritime Organization.

[3] Gourmelon G. Global plastic production rises, recycling lags. Vital Signs. 2015.

[4] Eriksen M, Lebreton LCM, Carson HS, Thiel M, Moore CJ, Borerro JC, et al. Plastic Pollution in the World’s Oceans: More than 5 Trillion Plastic Pieces Weighing over 250,000 Tons Afloat at Sea. PLoS One. 2014;9(12):e111913. doi: 10.1371/journal.pone.0111913.

[5] McKinsey & Company. Saving the ocean from plastic waste | McKinsey & Company. 2015

[6] Microplastics in the marine environment: a review of the methods used for identification and quantification. Hidalgo-Ruz V, Gutow L, Thompson RC, Thiel M Environ Sci Technol. 2012 Mar 20; 46(6):3060-75.

[7] Lost at sea: where is all the plastic? Thompson RC, Olsen Y, Mitchell RP, Davis A, Rowland SJ, John AW, McGonigle D, Russell AE Science. 2004 May 7; 304(5672):838.

[8] GESAMP. Sources, fate and effects of microplastics in the marine environment: part two of a global assessment. IMO/FAO/UNESCO-IOC/UNIDO/WMO/IAEA/UN/ UNEP/UNDP Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection 2016:220 p.

[9] Scientific Evidence Supports a Ban on Microbeads. Rochman CM, Kross SM, Armstrong JB, Bogan MT, Darling ES, Green SJ, Smyth AR, Veríssimo D Environ Sci Technol. 2015 Sep 15; 49(18):10759-61.

[10] Microplastics in the aquatic and terrestrial environment: sources (with a specific focus on personal care products), fate and effects. Duis K, Coors A Environ Sci Eur. 2016; 28(1):2.

[11] Galloway, T. S., Cole, M., & Lewis, C. (2017). Interactions of microplastic debris throughout the marine ecosystem. Nature Ecology & Evolution, 1, 1–8.

[12] Carpenter, E. J., Anderson, S. J., Harvey, G. R., Miklas, H. P., & Peck, B. B. (1972). Polystyrene spherules in coastal waters. Science, 178, 749–750.

[13] Matthew S. Savoca, Alexandra G. McInturf, Elliott L. Hazen. Plastic ingestion by marine fish is widespread and increasing (2021)

[14] Food and Agriculture Organization. (2018). The State of World Fisheries and Aquaculture 2018 – Meeting the sustainable development goals. FAO.

[15] Mattsson, K., Johnson, E. V., Malmendal, A., Linse, S., Hansson, L. A., & Cedervall, T. (2017). Brain damage and behavioural disorders in fish induced by plastic nanoparticles delivered through the food chain. Scientific Reports, 7, 1–7.

[16] Bucci, K., Tulio, M., & Rochman, C. M. (2020). What is known and un- known about the effects of plastic pollution: A meta-analysis and systematic review. Ecological Applications, 30, e02044.

[17] Cole M, Lindeque P, Fileman E, Halsband C, Goodhead R, Moger J, et al. Microplastic ingestion by zooplankton. Environ Sci Technol. 2013;47(12):6646–6655. doi: 10.1021/es400663f.

[18] Nano-plastics in the aquatic environment. Mattsson K, Hansson LA, Cedervall T Environ Sci Process Impacts. 2015 Oct; 17(10):1712-21.

[19] EFAS Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM). Presence of microplastics and nanoplastics in food, with particular focus on seafood. EFSA J. 2016;14(6):n/a.

[20] Lusher A, Hollman P, Mendoza-Hill J. Microplastics in fisheries and aquaculture: status of knowledge on their occurrence and implications for aquatic organisms and food safety. FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper 2017;(615).

[21] Plastic and Human Health: A Micro Issue? Wright SL, Kelly FJ Environ Sci Technol. 2017 Jun 20; 51(12):6634-6647.

[22] K. Senathirajah, T. Palanisami, University of Newcastle, How much microplastics are we ingesting? Estimation of the mass of microplastics ingested.Report for WWF Singapore, May 2019

转载:WWF世界自然基金会