走向深海大洋13:新兴污染物——“海洋微塑料”观察

发布时间:2018-09-27

 

  浩瀚大海,4500米深处检测出微塑料污染;荒蛮南极,冰雪皑皑之境惊现微塑料物质;美味海鲜下肚,一串微塑料颗粒进入人体……这不是奇闻杂谈,而是科学家们近年来对海洋生态环境监测得到的微塑料污染状况“体检”清单。

  目前,微塑料污染已经成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的第四个重大全球环境问题之一,被联合国列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题,受到世界各国的广泛关注。作为联合国常任理事国,中国在推动全球生态治理中发挥着大国的积极作用,于2007年、2016年分别启动了海洋垃圾监测和海洋微塑料试点监测,并逐步将监测范围从近海拓展至大洋和极地。

微塑料是什么?从何而来?会对人们的生活带来什么影响?我国为何要开展微塑料监测工作?近日,自然资源部所属的广州海洋地质调查局“海洋六号”船中国大洋51航次科考队,通过拖网作业采样对西太平洋微塑料分布开展调查,记者在随船中认知了一二。

无处不在的微塑料

   

  2004年,英国科研人员在《科学》杂志上率先提出微塑料的概念,但直到2009年,才由美国国家海洋和大气管理局给出明确定义——直径小于5毫米的塑料碎片或颗粒就是微塑料。由于在海洋环境中广泛存在,以及对海洋生态安全构成潜在威胁,微塑料被人们形象地称为“海洋中的PM2.5”。不过,这个新兴的海洋污染物受到全球重视,则是最近几年的事情。

  “根据联合国海洋污染科学问题专家组报告,微塑料可分为初生微塑料和次生微塑料。” 国家海洋环境监测中心副研究员霍城介绍,初生微塑料是由人工制造所得,可直接作为产品或原料使用的塑料颗粒,比如用于个人护理品、医药和工业制造的小尺寸塑料颗粒。次生微塑料是由大型塑料制品经过海浪、紫外线等物理、化学和生物过程碎片化形成的塑料颗粒。目前已知的微塑料包括陆源垃圾、纺织和服装业、船舶运输、农业生产和海水养殖等。

  悉尼大学沿海城市生态影响研究中心在人口稠密地区的海岸周围通过监测发现,家用洗衣机每洗一次衣服,排出的废水中就有1900多根尼龙纤维,这些纤维和微塑料一模一样。然而,这一现象只是人类垃圾排向海洋的冰山一角。

  联合国第13次生物多样性会议发布的《全球海洋垃圾污染研究报告》显示,海洋垃圾每年造成全球130亿美元经济损失,其中四分之三属于塑料垃圾。全球每年向海洋输出的塑料垃圾可达480万吨至1270万吨,而且这一数据还在不断增长。有学者指出,按照现在的发展趋势,随着时间的推移这些垃圾会不断破碎为微塑料,充斥整个海洋。

  从近岸河口到大洋,从赤道海域到南北两极,从海洋表层到海底深处,从水体到海底沉积物,人类都发现了微塑料的踪迹。公开资料显示,北极水体每立方米含有微塑料0.34个;采集英吉利海峡的10种鱼类中,检测出微塑料的个体比例高达36.5%;我国科学家在“蛟龙号”从大洋4500米深处获得的生物体中检出了微塑料。

微塑料已经席卷了我们的蓝色星球。

污染危害不容小觑

  一百多年前,奥地利科学家马克斯·舒施尼发明了塑料。由于没有找到降解的方法,他要求老板不要将塑料投产应用。然而受利益驱使,老板违背了诺言。这位科学家选择以自杀方式捍卫自己的尊严。

  马克斯·舒施尼的死并没有阻止塑料的疯狂投产。一个多世纪以来,塑料以质轻、耐磨耗等综合性能高的优势被广泛应用到各领域,创造了不菲的经济价值。然而,仅仅过去一百年,塑料使用带来的生态破坏已频频出现。

随记者共同参加中国大洋51航次科考的国家海洋局第二海洋研究所博士鹿博,曾随“蛟龙号”“嘉庚号”多次参与我国南海海底环境资源调查。他告诉记者,如今南海海域1000多米的水下世界不仅有丰富多彩的珊瑚、海绵、鳐鱼等生物,还夹杂着易拉罐、塑料盒等白色垃圾,而且离海岸越近垃圾就越多。

  “塑料的成分主要为聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等,在水里能存在数百年时间,很难降解。塑料破碎成微塑料后会对鱼类、贝类和其他海洋生物产生毒性作用,包括减少摄食、延缓生长和行为异常等。” 国家海洋局第二海洋研究所副研究员黄伟,经过近几年开展的微塑料对海洋生物的生态毒理学研究后指出。 

  这并非危言耸听。《科学》杂志曾报道,在显微镜观下,一条透明小鱼的肠道里塞满了塑料微珠,导致鱼的内脏畸变;去年9月,人们在西班牙某海滩发现一头重700公斤的棱皮龟,因误食海中漂浮的塑料死亡。让科学家更为担忧的是,微塑料具有吸附其他污染物的能力,且可经食物链传递而逐级放大,对人类的健康有潜在威胁。

  在人们常见的海洋生物中,贝类肉质较为松软,线状的微塑料极易进入。有研究表明,一克扇贝大约有0.16个微塑料。“从欧盟的角度来说,在贝类当中,消费者每年吸收了1.1万个微塑料碎片。”联合国环境署生态司代表朱爽在生态文明贵阳国际论坛2018年年会海洋微塑料研讨会上,公布了这一惊人的数据。据悉,微塑料进入人体后,容易被胃肠粘膜吸附住,难以消化,更小的微塑料颗粒还有可能进入到血液和细胞中。

我国微塑料监测进展

  春生百花、月满潮涨、南雁北归……世间万物都有一定的运行规律,蓝色海洋同样如此。

  受大规模大气和大洋环流相互作用的影响,塑料垃圾进入海洋后会向大洋中央积聚,在南太平洋、北太平洋、印度洋 、南大西洋、北大西洋形成五大漂浮塑料垃圾聚集区。目前国际上对微塑料的研究主要聚焦在东北太平洋、北大西洋和地中海,而在西北太平洋、印度洋和南北极海域微塑料监测数据相对匮乏。其中,东亚海及其邻近西北太平洋海域实测数据的严重缺失,导致了对我国周边海域微塑料的来源和迁移路径认识不清。

最近几年,无论是G20峰会还是中美战略对话,欧美国家都强调微塑料对海洋生态的威胁,并认为中国作为塑料生产和消费大国,是全球陆源塑料垃圾排放最多的国家之一。为充分掌握全球关键海域海洋微塑料分布、漂移路径和归宿等第一手资料,提升中国在海洋微塑料研究领域的影响力,增加国际环境外交中的主动权,我国全面打响了一场从近海延伸至大洋、极地的微塑料监测之战。

  2015年底,华东师范大学海洋塑料研究中心成立,在全国高校率先开展河口海岸微塑料污染研究。

  2016年,国家海洋局启动海洋微塑料的试点监测,“海洋微塑料监测和生态环境效益评估研究”纳入科技部重点研发计划“海洋环境安全保障”专项。

  2017年,我国海洋微塑料监测调查工作拓展至南北极和深海大洋。

  同年,国家海洋环境监测中心成立“海洋垃圾和微塑料研究中心”,开展海洋垃圾和微塑料监测相关技术、方法和管理对策研究,以及相关领域国际合作研究。先后编制了《海洋垃圾监测评价技术指南》《海洋微塑料监测技术规程》等,为我国海洋垃圾和微塑料监测与评价提供了技术支撑。

  目前,全国已有包括国家科研机构、高校、企业在内的30多个单位开展水体、海滩、生物体、沉积物、大气、食品等微塑料污染研究。涵盖分析方法、生物累积、微生物降解、微塑料的污染和管理等研究领域的各个方面。

今年7月和8月,国家海洋环境监测中心的靳非工程师和霍城副研究员,分别依托中国大洋48航次和中国大洋51航次,“一北一南”在西北太平洋航路沿线及海山区附近同步平行开展微塑料监测,获取西北太平洋海洋微塑料关键信息。这是他们连续第二年监测北太平洋。去年8月,霍城副研究员就依托中国大洋47航次,历时95天,总航程近2万海里,开展黄海至东北太平洋航路沿线的海洋微塑料监测,获得了水体、沉积物和生物体等不同介质的大量微塑料样品。

  国家海洋局第二海洋研究所黄伟副研究员则重点关注近岸海域,尤其是养殖区微塑料的污染状况、迁移规律及生态效应,以揭示微塑料对重要经济物种和人类健康的潜在风险。

未来几年,将有更多飘扬五星红旗的科考船乘风破浪直下五洋,为我国摸底海洋世界“PM2.5”的数量、种类、特征和规律,系统开展海洋生态环境污染防治和保护提供基础数据支撑。

一场必要的污染论之辩

  2015年,美国佐治亚大学的一个研究团队在《科学》杂志上发表论文《Plastic waste inputs from land into the ocean》,对全球192个国家和地区距离海岸50公里的塑料垃圾排放进行了研究,指出前五大排放国都在亚洲,其中,中国在2010年以大于500万吨的塑料垃圾排海量位居“榜首”。

  关于美国这个团队的论断和数据,我国许多科学家并不认同。今年6月,在浙江大学海洋学院举办的第一届全国环境(海洋)微塑料污染与控制研讨会上,华东师范大学海洋塑料研究中心主任李道季教授与400多名来自全国各地的专家学者专门对此进行了探讨。

  现场参加研讨的浙江大学海洋学院副教授宋宏告诉记者,李道季教授对论文中所采用的计算模型进行了仔细的分析和论证,发现文中的模型计算方法过于粗糙和武断。比如,推测直接排入海洋量用的是美国河流中微塑料与大块塑料垃圾比例等,并不适用中国。计算结果与实际情况存在较大的差异,因而文章的结论也站不住脚。李教授利用参加国际会议的机会多次与文章作者进行了沟通,最后作者也承认文中的计算模型确实存在一定缺陷。

  在今年8月“海洋六号”船举行的“海上大讲堂”上,来自上海交通大学、国家海洋技术中心、中国科学院声学研究所、广州海洋地质调查局等十多家单位不同领域的科学家热议了这一话题。“美国团队的论文以产量定排放量,有打政治牌和向中国泼脏水的倾向。”“欧洲国家100多年前就在使用塑料,而我国最近几十年才开始生产塑料。”大家纷纷发表了观点。

科学论据是对“中国塑料污染论”最有力的回应。

  《2017年中国海洋环境状况公报》显示,2017年我国在渤海、黄海、东海和南海北部海域开展了6个断面的海面漂浮微塑料和6个海滩的微塑料监测工作。监测断面表层水体微塑料平均密度为0.08/立方米,最高为1.26/立方米。渤海、黄海、东海和南海海面漂浮微塑料平均密度分别为0.040.330.070.01/立方米。监测区域海滩微塑料平均密度为245/平方米,最高为504/平方米。

  与此同时,一些学者陆续公布了长江口及邻近东海和沿岸河口微塑料的空间分布、华南部分海湾、海滩,以及长江流域的微塑料浓度。数据显示,我国微塑料污染的特点在丰度上表现为滨海沙滩和潮滩、河口较高。比如,万宁沙滩微塑料为8714/立方米;长江口水体微塑料约为4.12/升,而远离河口的海域要小若干数量级。

  专家指出,现有调查结果表明,中国近海、表层水体中海洋微塑料含量为中等偏低水平,我国垃圾排海量不算高,大部分垃圾被填埋、焚烧和堆肥,许多大块的塑料垃圾入海期间在河道就被大坝之类的拦截住了。 

防范污染任重道远

  在今年7月生态文明贵阳国际论坛2018年年会期间,由自然资源部主办的主题为“携手蓝色伙伴 保护海洋健康”的海洋微塑料研讨会在多彩贵州隆重召开。这是我国首次举办海洋微塑料主题国际研讨会。来自中国、柬埔寨、印度尼西亚、马来西亚、韩国、日本、缅甸、泰国等国家的政府代表、专家学者、环保人士及国际组织,围绕海洋生态文明建设、构建蓝色伙伴关系、防治海洋微塑料污染等展开交流。

  自然资源部党组成员、国家海洋局局长王宏在会上表示,海洋垃圾和微塑料防治是全球海洋治理的重要课题,离不开国际社会的共同努力。倡议各国进一步深化政府、企业、民间的交流,分享经验和成果,采取联合行动,成为全方位合作的蓝色伙伴。

  的确,微塑料污染来临谁也不可能置身世外。此次与会的国家中,岛国印度尼西亚的支柱产业捕鱼业,正在面临塑料污染引发的生存危机;泰国5条河流造成海洋漂浮垃圾2172吨;日本部分地区微塑料残余达到了38/米,密度居全球最高……长此下去,“一碧万顷、鱼贝如星”的海洋世界盛况可能会离人类越来越远。

  然而,防范微塑料污染道阻且长。当前,国内外对微塑料来源、分布、生态效应和风险评价等方面的研究还处于起步阶段,监测标准不统一,存在多种采样方法和计算方式,由此带来数据不可比。比如,同一个走航路径,使用采样拖网和走航过滤得出的微塑料浓度大相径庭。

  此外,目前微塑料的计数主要依靠人眼从显微镜中识别,这样的计数方法需要花费较长时间和较多人力、效率较低,而且不同的分析鉴定人员判断标准也不一样,导致测量结果存在很大误差。

  对此,我国微塑料研究领域多位专家表示,当务之急是建立全球统一的海洋微塑料研究监测、分析和鉴定方法,便于研究成果交流共享;促进多领域科学家深入合作,着重研究微塑料与其他环境问题的叠加效应、微塑料与其他海洋污染物的联合毒性等;开展微塑料对海洋生态系统及人类健康影响评估;研究制定相关法律法规、政策和制度,从源头上控制塑料垃圾流入海洋。

  “非常有必要对微塑料智能计数方法进行深入研究,开发自动化、智能化的微塑料计数软硬件系统,把人从计数的重复工作中解脱出来,提高检测效率。在人工智能、图像识别技术高速发展的今天,这样的识别和计数系统是完全可以实现的。”浙江大学海洋学院副教授宋宏说。该团队正在进行微塑料智能识别和计数方面的研究工作,以期在不久的将来能够极大提高微塑料识别和计数的效率。

  一些沿海国家开始重视防治微塑料污染,采取“禁止在化妆品和洗护用品中使用微塑料”“禁止销售塑料吸管、塑料饮料搅拌棒等一次性塑料制品”,投入使用“海洋塑料垃圾收集装置” 等措施。全球有50个国家加入到联合国“清洁海洋”计划中。

  作为最早出台“限塑令”的国家,我国在清洁蓝色海洋中积极作为,一方面不断完善海洋垃圾防控和治理机制,构建了固体废物的收集、运输、处置全过程环境监督体系,大力推进垃圾分类处理,通过减少使用塑料制品,  提高塑料制品的回收利用率,以降低塑料垃圾对海洋的污染。另一方面,持续推进生态文明建设,通过美丽乡村建设、河长制、湖长制的实施,减少塑料垃圾入海量。此外,还利用世界地球日、环境日、海洋日等重要节点,加大海洋环境保护宣传教育,广泛普及微塑料污染防治知识,切实提高公民的海洋环保意识,让更多企业、社会团体和群众参与到海洋生态环境保护工作中来。

  守护蓝色星球,让多彩的海底世界永驻,需要全球、全人类共同努力!

 

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