微塑料:一場不知不覺的污染

人類和塑料的關(guān)系可能比你想象得還要“親密”。除了生活中接觸到的各種塑料制品，塑料還會降解成直徑從0.1到5000微米不等的塑料微粒。這些微粒在陸地上隨處可見，也被發(fā)現(xiàn)存在于河流、海洋甚至北極。

本世紀(jì)初，人們首次在海洋中發(fā)現(xiàn)微塑料的存在，至今已有不少研究聚焦于這些小小顆粒的降解和遷移過程。

如今人們發(fā)現(xiàn)，它們不僅會走水路，還會“借東風(fēng)”。

《自然—地球科學(xué)》本月發(fā)表了一項研究，法國國家科學(xué)研究中心的研究團(tuán)隊跑到人跡罕至的偏遠(yuǎn)山地，收集大氣中的沉積物樣本，發(fā)現(xiàn)其中含有大量塑料微粒。模擬實驗表明，這些塑料微粒通過大氣旅行，最初動身之地距離落腳處可達(dá)100公里。

微塑料的前世今生

粒徑5毫米以下的塑料顆粒被稱為微塑料，通常以碎片、纖維等形式存在。

中國科學(xué)院水生生物研究所助理研究員熊雄告訴《中國科學(xué)報》，微塑料的來源主要分為兩種。一種是生產(chǎn)時體積就很小的原生微塑料，常見于帶有磨砂成分的個人護(hù)理品，在人類使用過程中進(jìn)入水體。另一種是原本體積較大的塑料，經(jīng)過光照、氧化、機(jī)械磨損等作用，逐步降解為微塑料。

在此過程中，有些微塑料可進(jìn)一步降解至微米甚至納米級別，因而有更高風(fēng)險進(jìn)入到細(xì)胞或生物體內(nèi)，甚至對整個食物鏈產(chǎn)生影響。

先前對微塑料的研究較多集中于水體環(huán)境。從馬里亞納海溝到南極圈冰凍層，都已發(fā)現(xiàn)微塑料的存在。在中國，一些較為偏遠(yuǎn)的水體如西藏、青海等地的湖泊，也已檢測到不同濃度的微塑料。

有研究指出，河流是海洋中微塑料的重要輸送來源。熊雄等人調(diào)查長江中下游水體的微塑料污染情況后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)陸水體不僅是微塑料從陸地到海洋的傳輸渠道，其本身也聚集了數(shù)量可觀的微塑料。

研究結(jié)果顯示，長江中下游的微塑料濃度均值約為每平方千米50萬個微塑料顆粒。這一結(jié)果在采用相似方法的河流中處于中等偏高水平。

熊雄告訴《中國科學(xué)報》，繼這一研究后，其課題組仍在繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)陸淡水水體的調(diào)查。

在課題組近期發(fā)表的一項研究中，他們對一年四季湖水中微塑料的表面生物膜生長情況進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)微塑料在水體內(nèi)的沉降不僅受生物膜生長影響，也受水中懸浮顆粒物影響。

雖然沒有確鑿證據(jù)可以追溯這些微塑料從何而來，“但可以推測人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中使用的塑料制品是微塑料污染的主要來源”。熊雄表示。

乘風(fēng)而來

如果說前述研究探討的是微塑料如何在水體中停留和沉積，那么接下來的研究則發(fā)現(xiàn)，一旦微塑料體積足夠小，它們的旅程就可以走得足夠遠(yuǎn)。這意味著除了潛入水底，微塑料占據(jù)的領(lǐng)土達(dá)到了前所未有的廣度。

之前有科學(xué)家曾對城市周邊的大氣微塑料含量進(jìn)行研究，確認(rèn)了大氣沉降是表層土壤微塑料污染的源頭之一，但當(dāng)時并沒有觀點(diǎn)認(rèn)為微塑料會遷移到非常遠(yuǎn)的地方。

《自然—地球科學(xué)》此次發(fā)表的文章指出，微塑料可能會通過大氣“長途旅行”。

為了搞清微塑料可以走多遠(yuǎn)，Deonie Allen等研究人員在法國西南部的比利牛斯山脈進(jìn)行了長達(dá)5個月的追蹤研究。離他們選取的研究點(diǎn)最近的城市在近百公里外。

科學(xué)家從灰塵、雨水和雪中提取沉積物，對從中獲得的微塑料類型和大小進(jìn)行區(qū)分，并計算了相應(yīng)的個數(shù)和含量?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，單位平方米中存在不同比例、不同形態(tài)的微塑料，如碎片、薄膜和纖維。測量區(qū)域的微塑料日沉積率約為365個顆粒/平方米。

建立大氣模型進(jìn)行模擬后，科學(xué)家推測這些微塑料在到達(dá)偏遠(yuǎn)山區(qū)之前，最可能產(chǎn)生于周邊的城市。塑料微粒在大氣中游蕩，最終降落在幾十公里外的山區(qū)土壤中。

文章指出，微塑料的體積和重量足夠小后便能在大氣中漂浮。這也意味著，它們不可能被絕對清理干凈。因此Allen等人建議，目前唯一可行的辦法就是從源頭控制塑料的使用。

“目前對于微塑料在大氣中遷移和沉降的研究很少，特別是在人跡罕至的偏遠(yuǎn)地區(qū)。這項研究會為同領(lǐng)域的研究者帶來更多啟發(fā)。不同區(qū)域微塑料在大氣中的污染狀況及其影響因素、微塑料在大氣中的遷移規(guī)律及機(jī)理、大氣中微塑料對人體的健康風(fēng)險，都是值得繼續(xù)探討的問題。”北京市農(nóng)林科學(xué)院副研究員徐笠這樣評價道。

“隨大氣遷移并沉降到地表是土壤中微塑料的一種來源途徑。在一些自然保護(hù)區(qū)或未開發(fā)利用地區(qū)，這可能是主要途徑。”浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院教授章海波告訴《中國科學(xué)報》，“但在農(nóng)田土壤中，微塑料的主要來源還是有機(jī)肥、污泥農(nóng)用、灌溉等。”

研究瓶頸

從難以察覺的細(xì)小微粒到海洋中體量龐大的“怪物”，人們研究塑料垃圾造成的污染由來已久，相對應(yīng)的研究手段也各不相同。

熊雄等人在長江中下游進(jìn)行調(diào)查時，將333微米孔徑的拖網(wǎng)放置在水體中拖曳，進(jìn)行樣品收集。

英國海洋生物協(xié)會近日發(fā)表的一項針對塑料垃圾數(shù)量的調(diào)查，也采用在水體中拖曳的方式，利用一種名為浮游生物連續(xù)記錄儀的采集器，拖曳距離累計超過1200萬公里。

徐笠告訴《中國科學(xué)報》，采集水體樣本后，在實驗室中往往還需要經(jīng)過一系列處理。過濾就是一種常見手段。研究者根據(jù)微塑料的體積大小選擇有適合孔隙的過濾膜。硝酸纖維、醋酸纖維、尼龍等是常見的濾膜材質(zhì)。

徐笠指出，“膜的選擇應(yīng)根據(jù)具體實驗要求，其孔隙大小和材質(zhì)是需要重點(diǎn)考慮的問題。樣品過濾后，通常含有有機(jī)質(zhì)、藻類等各種干擾雜質(zhì)，這些干擾因素可以用雙氧水等進(jìn)行消解，再用消解液過濾一遍，留在濾膜上的就是微塑料了。”

如果想測定土壤中的微塑料，在過濾之前還要經(jīng)歷一道浮選的過程。浮選的溶液有氯化鈉、碘化鈉、氯化鋅等。利用不同浮選液密度，可將不同類型的微塑料從土壤中浮選出來。

“這也是為什么調(diào)查土壤中的微塑料更為困難，因為微塑料沉積在土壤中，較難浮選出來。目前通用的解決辦法是多次浮選，增加微塑料的回收率。”徐笠說。

這之后，研究者會在顯微鏡下觀察樣品大小、形狀、顏色等特征，并用紅外光譜或拉曼光譜對所選樣本的具體種類進(jìn)行鑒定。

章海波表示，受技術(shù)條件影響，目前研究主要還是以野外調(diào)查與室內(nèi)模擬相結(jié)合，標(biāo)記示蹤也是一種方法。“但技術(shù)上目前對土壤中微塑料的分離分析方法還不夠完善，受土壤復(fù)雜介質(zhì)的影響較大。”

“目前微塑料相關(guān)研究還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，未來還應(yīng)制定統(tǒng)一的采樣和樣品處理方法，讓微塑料研究更規(guī)范、環(huán)境濃度數(shù)據(jù)可比性更強(qiáng)。”熊雄表示。