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微塑料在海洋中的分布特征及对生物的影响

发布时间:2019-08-12所属分类:管理论文浏览:1

摘 要:广泛应用的塑料不断进入水环境,并最终汇集到海洋中。 水环境中的塑料会逐步降解为直径小于 5 毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜,将对海洋环境与生物造成危害,被称为水中的PM2.5;其分布受到洋流与生物的影响,具有迁移性。 为进一步探寻微塑料问题的解

  摘 要:广泛应用的塑料不断进入水环境,并最终汇集到海洋中。 水环境中的塑料会逐步降解为直径小于 5 毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜,将对海洋环境与生物造成危害,被称为水中的“PM2.5”;其分布受到洋流与生物的影响,具有迁移性。 为进一步探寻微塑料问题的解决方案,本文采用文献调研方法,总结了海洋中微塑料的分布特征、对生物的影响及其迁移性;讨论了生物在微塑料迁移过程中的作用, 并尝试阐述海洋中微塑料与海洋生物的相互影响关系。 本文的研究可为更加深入地理解微塑料海洋中的环境行为及其污染治理提供参考。

微塑料在海洋中的分布特征及对生物的影响

  关键词:微塑料;海洋污染;分布特征;生物毒性;迁移性

  引言

  微塑料的概念首次在 2004 年被提出:直径小于 5 毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜,主要由大型塑料制品在物理降解,光降解和生物降解的作用下未完全降解而产生。环境中主要存 (PE)、 (PP)、(PVC)、(PS)、(PEst)和(PET)等微塑料;(屈沙沙等,2017)[9]多为对生物体有害的聚合物;在形状上可分为微纤维、塑料粒料、薄膜、塑料颗粒、泡沫塑料等(王昆等,2017)[1]。微塑料在世界多地甚至南极洲都有发现,可对海洋生态环境产生各种影响,可通过生物圈的传递和富集效应,对人类产生潜在危害。由于微塑料分布范围广且粒径极小,目前仍未实现对微塑料的高效收集与处理。为进一步探寻微塑料问题的解决方案,本文以文献调研的方式总结了海洋中微塑料的分布特征及其原因,并对海洋中微塑料的生物影响及其迁移进行了探讨。

  1 在海洋中微塑料的分布范围与密度

  海洋表面是微塑料分布最广的地方,其中北大西洋和太平洋为微塑料聚集地。微塑料轻、小,它的分布易受季风与洋流影响,它的五大聚集区和五大洋流分布处几乎等同。在特殊地理构造影响下,漩涡中心微塑料密度最大,漩涡边缘次之(cozar 等, 2015)[10]。图 1 世界海洋表

  在近岸海域,微塑料高于其在深海中的沉积,与人类活动频率有关[3]。未经处理直接排放的污水、废弃漂浮娱乐设施的不完全降解等等都是导致近海微塑料堆积的原因。

  二十一世纪初,北大西洋涡旋区微塑料数量大幅增加,同时西北大西洋和加勒比海岸地区,海水中微塑料的含量并没有显著变化,塑料排放量与表面微塑料含量不成比例,可以推测海底沉积是微塑料主要的“汇集区”(Woodall 等 2014 年)。[4]

  2 海洋中微塑料对生物的影响

  微塑料影响生物的生殖:增加了部分生物产卵的载体,如海龟(Halobates sericeus)的产卵密度和微塑料密度成正相关;对某些生物的幼鱼表现出明显打击,如海胆。[5]浅海地区微塑料的大小、浓度均与微生物相近,可导致鱼类的错误捕食。沉积的微塑料也直接威胁着海底生物生存,如深海海参会对微塑料直接摄食等。

  zettler 等利用基因测序等技术,发现了北大西洋中微塑料上附着有多种类型的生物。一定程度上,微塑料辅助了藻类生物与微生物的生物入侵行为。由于化学性质稳定、难以在海洋自然环境中降解,微塑料将作为微生物在海域中移动的载体,对微生物进行远程运输。

  微塑料会改变海洋微环境从而间接影响到海洋生物个体。微塑料与微生物组成的海面漂浮物改变浅海对光的折射率与透色率,影响浅海植物的光合作用效率;海洋微塑料沉积物会增大海底颗粒的直径与沉积物的渗透性,使海洋底部的散热系数降低、海洋中下部的温度升高,影响生物体内由酶作催化剂的化学反应。此外,微塑料会吸附其他有害物质形成结合体,对生物进行直接入侵,产生复合毒性效应(相关研究见下表)。

  3 海洋中微塑料的迁移

  海洋中的微塑料主要通过以下几种方式进行迁移:

  (1)通过浮游生物的携带,由低营养级向高营养级迁移、富集。目前已发现了贻贝与螃蟹、桡足类与糠虾、鱼类与海鳌虾等生物之间的迁移,并最终影响人类。

  (2)微生物及藻类植物微塑料的附着使微塑料密度增大,下降至海底成为沉积物。近年的研究发现,由活的有机体与死亡生物所组成的黏液团分布数量明显增多,并逐渐向海底下沉。

  (3)由于微塑料浓度与微生物形态相似,可被部分浅水鱼类误食,从而在鱼类体内残留、通过排泄物沉积在海底或经由食物链进入更高等的生物体体内。

  (4)海洋中某些迁移性生物幼体时生活在浅水区域,而在幼体向成体成长时向海底进行迁移,还有垂直捕食的鲸类等,均是成微塑料迁移的重要生物载体。

  4 微塑料的治理现状

  微塑料分布广泛,数目巨大而体积极小,具有生物富集效应,其影响的长期性、积累性和治理的困难性,对环境和人类造成了重大危害。因此,排放后进行补救处理的方法是不可行的。目前,海洋中微塑料的污染危害层度和重视程度并不相符:国际法中仍没有明确的规定,如何处理非管辖海域中的微塑料。

  几个全球多边环境协议正在致力于保护海洋环境,减少海洋垃圾的排放:《联合国海洋法公约》规定了各国保护和维护海洋环境的一般义务,但缺少对海洋垃圾排放的具体约束;《伦敦公约》力图通过规定排放垃圾的种类而减少微塑料的产生。

  国际公约的约束效力有限,需要各个国家积极行动起来,发挥政府的引导作用,如,我国《水污染治理法》中规定按排放数量进行阶梯式征收费用、美国 2006 年通过了《海洋垃圾研究、预防和减少法案》(MDRPRA),建立了机构间协调委员会(IMDCC),实施了海洋垃圾计划(MDP)和海洋垃圾监测计划(NMDMP)。

  自发组织起来的民间力量也是不可忽视的,如,幽灵网澳大利亚(GhostNets Australia,GNA)与来自澳大利亚北部的土著社区联盟合作清除渔具。

  目前,我国对微塑料污染的管控仍和世界其他大国有差距,其主要问题在于监测与管理限于近海,而对海洋中大尺度海域微塑料的管理不足;监测目标单一,鲜有从整个生物圈生态作用机制入手进行调查;监测方法单一,结论数据难以准确评估风险和危害。

  期刊推荐:《污染防治技术》本刊创刊于1988年,由江苏省环境科学学会和镇江市环保局主办,获国内统一刊号和国际刊号。2001年镇江市环保局根据科技部有关规定不再参与主办工作,由江苏环境科学学会独家主办。是江苏省环保科技重点刊物,创刊十六年来,以其浓厚的科技内涵和专业特色,受到广大环保科技人士的欢迎和好评。

  结语

  目前在环保领域,对于海洋微塑料的研究仍处于初步发展的阶段,而微塑料的危害性却要求更严格的管理和更恰当的处理方法。基于目前的污染现状和治理水平,本文提出以下建议:

  (1)科技治理:目前为止没有可靠的方法可大量分离或鉴定微塑料,需发明出高效的采样与分离机器。规范统一的采样与分析方法,改进单一的分析手段,对微塑料的危害方面进行合理评估,从多个角度监测分析数据,得出更立体的结论。

  (2)人伦道德监管:在处理微塑料污染的科技仍不发达的背景下,利用人伦道德的约束从抑制微塑料的排放是目前较好的选择。国家需加强法规的制定和监管力度,在源头上减少塑料向海洋的输出;实施奖励制度,鼓励人民自发的组织成团体进行海洋保护,并加大宣传力度。

  参考文献

  [1] 章海波, 周倩, 周阳, 等. 重视海岸及海洋微塑料污染加强防治科技监管研究工作[J]. 中国科学院院刊, 2016, 31(10):1182-1189.

  [2] 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.

  [3] 赵淑江, 王海雁, 刘健. 微塑料污染对海洋环境的影响 [J]. 海洋科学, 2009, 33(3):84-86.

  [4] 孙承君, 蒋凤华, 李景喜,等. 海洋中微塑料的来源、分布及生态环境影响研究进展[J]. 海洋科学进展, 2016, 34(4):449-461.

  [5] 赵世烨. 中国部分河口微塑料的赋存特征及海洋雪中微塑料分析方法研究[D]. 华东师范大学, 2017.

  [6] 王菊英, 林新珍. 应对塑料及微塑料污染的海洋治理体系浅析[J]. 太平洋学报, 2018(4).

  [7] 周倩. 典型滨海潮滩及近海环境中微塑料污染特征与生态风险[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所, 2016.

  [8] 王彤, 胡献刚, 周启星. 环境中微塑料的迁移分布、生物效应及分析方法的研究进展[J]. 科学通报, 2018(4):385-395.

  [9] 屈沙沙, 朱会卷, 刘锋平, 等. 微塑料吸附行为及对生物影响的研究进展[J]. 环境卫生学杂志, 2017(1):75-78.

  [10] Langa, Francina, Codony, Xavier, Tovar, Victoria, et al. Generation and phenotypic analysis of sigma receptor type I (σ1) knockout mice[J]. European Journal of Neuroscience, 2015, 18(8):2188-2196.

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