從大氣到極地雪冰:微塑料無處不在
2020年03月16日09:42

  來源:中科院之聲

  塑料自從發明以來,就被廣泛應用於我們日常生活中,如汽車、電子產品、包裝、衣物等,隨之而來的塑料汙染也成為全球性難題。根據歐洲塑料製造商協會(Plastic Europe)發佈的年度報告,2018年全球塑料產量約為3.59億噸,1950年以來全球塑料生產超過80億噸,其中僅有9%的塑料垃圾可回收利用,12%進行了焚燒處理,其餘大部分塑料被丟棄到環境中。特別近幾十年來,塑料產量持續增加,由此帶來的一系列環境問題日趨嚴重。

  微塑料是什麼?

  2004年,發表於《科學》雜誌關於海洋水體與沉積物中塑料碎片的論文,首次提出了微塑料的概念。目前,科學界對於微塑料的定義通常是指粒徑在5毫米以下的塑料顆粒,包括碎片、薄膜、纖維等。目前,我們認識到微塑料主要有兩個來源,生產時尺寸就在微米級的原生微塑料,主要用於化妝品和個人護理產品;大塑料在環境中經過光照、氧化、機械磨損等作用降解而成的次生微塑料。

  微塑料引發環境問題

  海洋環境中微塑料是一個全球性的環境問題,引起各國科學家極大關注。由於塑料產量的快速增加,微塑料在海洋環境中的積累不斷增加,不同海洋區域微塑料的分佈特徵差異巨大,全球海洋微塑料聚集區主要分佈在北-太平洋、南太平洋、北大西洋、南大西洋和印度洋5個洋流環流帶,其中微塑料在北太平洋環流帶丰度高達105個/平方公里。微塑料容易造成海洋動物進食器官的堵塞,影響動物攝食。另一方面,被吞食的微塑料含有或者吸附有毒物質,將對海洋動物產生間接危害,這些有毒物質沿著食物鏈傳遞與富集,最終可能影響人類健康。近年來,科學家在淡水環境中也檢測到丰度較高的微塑料,如在我國的太湖、洞庭湖、三峽水庫等,微塑料丰度可達107個/平方公里。汙泥和有機肥長期施用、農用地膜殘留等都導致大量微塑料積累在土壤環境中。

  隨著研究的深入,發現除了海洋、淡水、土壤環境中有大量微塑料存在,微塑料在大氣環境中也廣泛存在。與人類息息相關的瓶裝水、自來水、食鹽、海產品、外賣包裝以及大氣中都檢測到了數量不同、形狀各異的微塑料顆粒,微塑料可以說是“無處不在”。有評估表明,人體通過食鹽、飲用水以及呼吸系統攝食的微塑料可達107個/人/年。特別是室內空氣中存在大量微塑料,對人體健康的潛在危害不容忽視。

  微塑料的“乾坤大挪移”

  由於微塑料具有輕便、小粒徑等特徵,在全球不同地區大氣環境中也存在數量較多的微塑料,可隨著氣溶膠乾濕沉降等過程重新返回地面。如上海、東莞、日本福岡以及德國漢堡等城市區大氣中檢測到微塑料,進一步發現大氣中微塑料主要以纖維狀和碎片狀為主,較少有發泡類,且粒徑一般集中在小於500微米的範圍,比海洋環境中微塑料偏小。我國37個城市區室內和室外沉降中微塑料類型主要是PET和PC,並且室內空氣中含有更多的微塑料。最近的研究還發現,即便在偏遠地區也陸續檢測到微塑料。歐洲比利牛斯山脈的空氣中檢測到數量較多的微塑料,其中很多都是微小的碎片、纖維和薄膜。美國落基山國家公園降雨中也發現有大量的各種顏色的塑料纖維和碎片。北極積雪中發現每升雪水甚至含有上萬個微塑料顆粒,德國南部某鄉村公路雪樣中微塑料最多,濃度達到每升15.4萬個。這說明,微塑料能在空氣中進行遠距離傳輸,並到達遠離微塑料源區的空氣清潔地區。這種傳輸也可能是濱海地區陸地向海洋傳輸微塑料的一個重要途徑。

  微塑料是如何進入大氣的,又是如何進行傳輸的?這一科學問題尚未得到確切回答。通常認為環境的微塑料受風力、磨損等作用而進入大氣環境,並可能與氣溶膠以及大氣中其他化學組成(如POPs等)發生作用,在大氣環流作用下傳輸。最近的研究還指出,海洋飛沫也可能是表層海水微塑料進入大氣的一個重要方式。但是,由於目前缺少關於微塑料準確的排放源清單、次生微塑料產生過程、環境中氧化與降解過程等準確認識,追蹤大氣微塑料的運移軌跡、沉降方式等困難重重。

  人跡罕至的極地冰川也有微塑料

  研究人員在阿爾卑斯山冰川中也發現大量微塑料的存在。冰川是冰凍圈的重要組成,主要發育在高緯度高海拔地區。這裏遠離人類活動排放的汙染物的影響,經由大氣傳輸的微塑料沉降到冰川,極端低溫環境下微塑料可能在冰川上停留很長時間仍無法降解,最終可能進入食物鏈,對環境和健康造成危害。為保護阿爾卑斯的冰川遠離微塑料汙染,相關的滑雪場正在禁止使用塑料製品,以消除微塑料對冰川環境的影響。

研究人員鑽取青藏高原納木錯湖冰用以研究微塑料
研究人員鑽取青藏高原納木錯湖冰用以研究微塑料
青藏高原北部老虎溝12號冰川採集雪樣
青藏高原北部老虎溝12號冰川採集雪樣
青藏高原北部老虎溝12號冰川雪樣中發現的微塑料(PC)
青藏高原北部老虎溝12號冰川雪樣中發現的微塑料(PC)
青藏高原南部槍勇冰川雪樣中的微塑料(PC)
青藏高原南部槍勇冰川雪樣中的微塑料(PC)

  作為全球冰凍圈的重要地區,青藏高原發育有大量的冰川,被譽為是亞洲水塔。之前的研究發現青藏高原河湖水中存在微塑料。微塑料能否通過大氣傳輸進而通過乾濕沉降在這些冰川上沉積?針對這一科學問題,科研人員通過冰川雪冰和湖冰表面積雪樣品的採集與檢測,初步發現雪冰中含有大量微塑料。進一步指出,即便是在人跡罕至的偏遠地區,微塑料通過大氣傳輸沉降可到達地表,大氣微塑料的遠距離傳輸不容忽視,是微塑料生命循環(microplastic life cycle)的重要環節。

  環境中微塑料廣泛存在,由於微塑料難降解、有毒以及吸附有毒物質,水生生態系統中動物攝食微塑料,則可能擾亂其生理過程。特別是大氣微塑料比海洋中微塑料的粒徑更小,人體呼吸會等都會攝入大量微塑料;在食物中,甲殼類海鮮、啤酒和鹽中微塑料顆粒很多,微塑料在人體內的積累對人體健康存在潛在風險。目前,對於大氣微塑料的來源、賦存量、擴散途徑、遷移機理以及影響範圍的研究還比較少。由於微塑料本身含有以及可能吸附大量有毒有害(如POPs)物質,不同地區微塑料在大氣中的汙染狀況及其影響因素尚不清楚,大氣微塑料對人體的健康風險評估亟待加強。

  日常生活中如何“限塑”?

  少用一次性塑料袋,攜帶可反複使用的購物袋。

  少食用外賣食物,簡化塑料包裝。

  塑料垃圾分類回收,循環利用。

  杜絕使用添加微塑料顆粒的洗護用品。

  保護環境,人人有責。身體力行,從我做起!

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