海洋中微塑料的污染及其危害

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摘要：摘要：塑料制品已被广泛应用于工业、农业、建筑、国防、日常生活等领域。塑料的广泛使用不仅带来了严重的白色污染，也引发了微塑料污染问题。本文首先研究了微塑料的分类及进入海洋的途径，并阐述了微塑料在国内外重要海域的污染情况;然后比较了微塑料的检测

　　摘要：塑料制品已被广泛应用于工业、农业、建筑、国防、日常生活等领域。塑料的广泛使用不仅带来了严重的白色污染，也引发了微塑料污染问题。本文首先研究了微塑料的分类及进入海洋的途径，并阐述了微塑料在国内外重要海域的污染情况;然后比较了微塑料的检测与表征方法;最后阐明了微塑料的三种毒性效应，即直接毒性效应、降解产物的毒性效应和作为载体产生的联合毒性。

　　关键词：微塑料;海洋生态;污染现状;检测表征;毒性效应

　　1 引言

　　一位名叫亚历山大·帕斯克的摄影师在制作胶片时，偶然将胶棉与樟脑混合，产生了一种可弯曲的硬材料，塑料便就此诞生。1909年，美籍比利时人贝克兰首次人工合成了酚醛塑料，被称作“塑料之父”。历经百年的历史，塑料制品已经随处可见，并且随着市场需要其产量和种类正不断扩大。塑料已被广泛应用于日常生活、工业、农业、建筑、国防尖端工业等各个领域。例如，在农业上，大量塑料被用于制造地膜、大棚膜、排灌管道、鱼网和养殖浮标等;在日常生活中，塑料的应用更加广泛，触手可及。1950年，全球塑料产量就已经高达200万吨。而到目前为止，人类总共制造了近90亿吨塑料，其中60多亿吨已成为废弃物，只有9%被回收[1]。由于废塑料是一类难降解的高分子有机物，其进入环境中造成了严重的白色污染。而一些粒径很小的塑料颗粒及纺织纤维渐渐形成了另一个大难题——微塑料污染。微塑料是根据塑料的尺寸划分得来，学术界通常把粒径小于5 mm的塑料制品统称为微塑料[2]。微塑料可分为初生微塑料和次生微塑料，如经过河流、污水处理厂等排入水环境中的塑料颗粒称为初生微塑料;而经过物理、化学、生物过程使大型塑料体积减小形成的则称为次生微塑料[2]。2004年，英国科研人员在《科学》上发表了论文，首次提出了微塑料的概念。近几年来，微塑料在环境领域已经成为最受关注的微污染物之一。

　　2 微塑料的污染现状

　　2.1 微塑料进入海洋的途径

　　微塑料按照化学成分可分为聚乙烯、聚苯烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等;按照其来源可分为一次来源的工业原料和二次来源的成品塑料;按照其外观可分为颗粒状、纤维状、薄膜状、碎片状等;微塑料也有不同的颜色，如透明、乳白色、蓝色、黄色等。微塑料进入海洋的途径主要有三个：一是陆源输入，其中工业污水、生活污水及垃圾堆放是其主要来源。Browne等人[3]的研究表明，日常生活中每次清洗衣物时可有高达1900多个微塑料纤维产生。此外，污水和垃圾中一些较大的塑料碎片会分解成微塑料，由于其粒径小、密度低不易被污水厂和垃圾处理厂处理从而随污水进入到海洋环境中;二是海边输入，养殖业、渔业及娱乐活动引入的塑料经降解成为微塑料会进入海洋;三是海源输入，海洋中捕鱼、船只运输及海上作业等活动会将微塑料带入海洋。

　　2.2 微塑料在海洋中的污染现状

　　近幾年来，科学家们对全球不同海域的微塑料污染现状进行了研究。总体来看，近海和各类海洋中均检测出了不同程度的微塑料污染。且由于风力、洋流、涡流等原因，微塑料进一步在海洋中迁移、重新分布，造成海岸和其支流的微塑料污染。已有研究表明，在北太平洋和北大西洋的亚热带环流区均有大面积的微塑料富集。Desforges等人[4]调查了加拿大部分海域微塑料污染情况，其丰度最高可达7600 n/m3。Zhao等人[5]调查了我国椒江、瓯江、闽江等的微塑料丰度，其值也高达近千n/m3。我国的刘启明等人[6]对厦门湾海滩的微塑料污染进行了分析，发现其主要是以碎片和发泡类为主，最高浓度可达几百n/kg，且经分析得陆源污染为其主要来源。

　　微塑料由于具有比表面积大、疏水性强等特征，可作为其他污染物的载体在环境中进行迁移。实验室研究表明，微塑料可吸附各类有机污染物[7]。研究人员也发现，环境中的微塑料常常结合了多氯联苯、有机农药、多环芳烃等难降解的有机物和一些重金属污染物，甚至能富集一些纳米颗粒材料。Ashton等人[8]调查发现微塑料表面有铁、铝、铅、铜、银等金属存在。Fries等人[9]发现了微塑料表面有纳米TiO2的分布。

　　3 微塑料的检测与表征

　　形貌特征是研究微塑料的重要指标，它可以为微塑料的鉴别及其在环境中的迁移转化提供重要线索。目前对微塑料的检测和表征方法主要分为目测法和仪器检测法。仪器法主要有拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、热裂解-气相液相色谱质谱联用仪等。

　　3.1 目视法

　　目视法不需要仪器，操作简便，通常研究人员只需用镊子取样观察即可。但这种方法要求物质尺寸大，且判断结果往往是粗略的。环境中的微塑料成分复杂，杂质多，目视法往往不适用。且目视法要求技术人员的熟练程度也较高。

　　3.2 扫描电子显微镜法

　　扫描电子显微镜可以将微塑料与一些有机物杂质分辨开。通过对颗粒的元素进行分析，能有效地辨别碳骨架物质与无机颗粒。由于各种塑料结晶度存在差异，塑料内部的晶体结构对光的传播造成影响，故该方法不适用于不透光的样品。且这种方法耗时耗力多且仪器昂贵，还需样品的薄度达到一定要求，限制了学者研究的样品数量。

　　3.3 傅里叶变换红外光谱法

　　傅里叶变换红外光谱是一种能保证原有分辨率观察样品的技术，能够避免对非塑料的误判。研究人员开启半自动扫描模式即可进行观察，避免过多人力消耗。通过傅里叶变换红外光谱观测，可以知道聚合物成分和微塑料数量的信息，利用这些信息可以在一定程度上对微塑料对产地、来源进行推理分析。该方法具有观察精确度较高、人力资源消耗少等优点，在石油的勘探、地质研究等工作中也得到应用。但该方法的单次扫描运行时间长，且易将多个聚集在一起微塑料颗粒识别为一个微塑料颗粒，导致反射模式难以得到较为清晰的谱图。因此，这项技术运用到常规的微塑料检测中还需进一步提升和优化。

　　推荐阅读：《海洋学报》(双月刊)创刊于1979年，是由中国海洋学会主办、中国科学技术协会主管、海洋出版社出版的海洋科学技术综合性学术期刊。

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