全球塑料垃圾中潛藏的微生物風(fēng)險(xiǎn)亟須關(guān)注

塑料污染是當(dāng)前人類所面臨的重大環(huán)境問題。塑料垃圾遍布全球，迄今為止，全球已產(chǎn)生超過70億噸塑料垃圾，每年新增塑料垃圾量近4億噸。

為應(yīng)對塑料污染，各國政府以及國際組織陸續(xù)出臺了各種管控政策。但對于塑料污染的風(fēng)險(xiǎn)評估和管控有一個(gè)方面常被忽視，即塑料污染所帶來的微生物風(fēng)險(xiǎn)。塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境后會迅速被微生物附著，形成以塑料作為基質(zhì)的獨(dú)特的微生態(tài)系統(tǒng)，學(xué)術(shù)上稱之為“塑料際”。研究發(fā)現(xiàn)塑料表面容易富集各種致病菌、耐藥菌、病毒等有害微生物，對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成風(fēng)險(xiǎn)。

近日，香港理工大學(xué)助理教授金靈團(tuán)隊(duì)在《自然》上發(fā)表評論文章，介紹并強(qiáng)調(diào)了塑料垃圾中潛藏的微生物風(fēng)險(xiǎn)，提出全球應(yīng)對方案，呼吁社會各界全面評估塑料污染風(fēng)險(xiǎn)，精準(zhǔn)有效地制定最佳管控方案。

塑料污染中的微生物風(fēng)險(xiǎn)

塑料際是一個(gè)面積龐大并且在迅速擴(kuò)張的微生物生境。多數(shù)微生物傾向于附著在固體表面生長，而且塑料際的有機(jī)微環(huán)境也可為微生物提供碳源和其他營養(yǎng)元素，尤其是在海洋等營養(yǎng)元素匱乏的環(huán)境中。據(jù)估計(jì)，一平方厘米的海洋塑料碎片上可容納超過8萬個(gè)硅藻，1克塑料上的微生物量比1立方米海水中微生物量還可高一個(gè)數(shù)量級。

塑料際中的微生物可能對生態(tài)系統(tǒng)中的元素循環(huán)產(chǎn)生影響，研究表明塑料際是溫室氣體排放的熱區(qū)。塑料際還是多種植物、動物和人類病原體的溫床。例如，通常在公海中較為少見的一些弧菌在北大西洋中部的塑料碎片中被廣泛檢出，這些弧菌可能會使得海洋生物(包括魚類、貝類和珊瑚)患病。微生物耐藥基因在塑料際中的豐度也通常比自然環(huán)境更高。病毒在塑料際中能夠存活更長時(shí)間并且具有更強(qiáng)的傳染性。有害藻類如擬菱形藻已被證明能在塑料際中滋生，這種藻類能夠產(chǎn)生強(qiáng)神經(jīng)毒素多莫酸，導(dǎo)致貝類中毒。

塑料碎片可通過多種途徑進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。例如，小麥和生菜等作物可以直接吸收亞微米級的塑料顆粒，并將其從根部運(yùn)輸?shù)角o部。幾十微米以上的塑料顆粒已經(jīng)在人體的各種組織中被發(fā)現(xiàn)，如頸動脈、肺組織、結(jié)腸組織以及糞便中。厘米級別的碎片也容易被魚類、海龜、鳥類和陸地食草動物攝入體內(nèi)。富集了各種有害微生物和基因的塑料碎片進(jìn)入生物體和食物鏈將對生態(tài)安全和人類健康產(chǎn)生威脅。

塑料碎片及其攜帶的微生物可通過垃圾貿(mào)易以及在環(huán)境中通過河流、風(fēng)等形式進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，這可能會改變微生物物種的自然分布格局，促進(jìn)病原體和抗生素耐藥性的傳播與蔓延，從而可能擾動生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)并對生物和人類健康造成風(fēng)險(xiǎn)。

“各種有害微生物附著生長在塑料表面，對環(huán)境所造成的影響可能比塑料本身的影響還要深遠(yuǎn)，在制定塑料污染管控方案時(shí)，不能忽視其所帶來的微生物風(fēng)險(xiǎn)。”論文通訊作者金靈說道。

全球風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略

“未來研究需要量化塑料際微生物組對生態(tài)系統(tǒng)的影響，對其潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估和預(yù)測。”論文第一作者李長超提出，這需要研究人員建立跨學(xué)科合作，結(jié)合野外監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)室模擬以及模型預(yù)測等手段進(jìn)行綜合分析。統(tǒng)一采樣流程和實(shí)驗(yàn)方法對于全球合作闡明塑料際中復(fù)雜的基因、物種和代謝模式至關(guān)重要。

該文章還指出，未來需要確定塑料相關(guān)的致病菌、耐藥菌等有害微生物的全球分布情況，并量化塑料際微生物對生態(tài)系統(tǒng)中元素循環(huán)等生態(tài)過程的影響，例如溫室氣體的排放。此外，研究還應(yīng)追蹤塑料垃圾攜帶微生物進(jìn)行的跨生態(tài)系統(tǒng)、跨區(qū)域以及跨國家的傳播路徑及歸趨，例如揭示其從垃圾填埋場到河流和海洋，或從塑料廢物出口國到進(jìn)口國的傳輸動態(tài)。

“目前，塑料污染的風(fēng)險(xiǎn)評估主要關(guān)注塑料的物理和化學(xué)特性，如尺寸、形狀、聚合物類型和添加劑?，F(xiàn)在必須將塑料污染的微生物風(fēng)險(xiǎn)納入其風(fēng)險(xiǎn)評估體系中。”論文第一作者李長超表示。

對此，該論文提出四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評估的優(yōu)先事項(xiàng)。一是識別風(fēng)險(xiǎn)熱點(diǎn)。農(nóng)田、城市河流和沿海等區(qū)域是塑料垃圾的主要源與匯，與人類和食品安全密切相關(guān)，需要優(yōu)先進(jìn)行塑料污染整體風(fēng)險(xiǎn)評估;二是保護(hù)脆弱地區(qū)，水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、野生漁場、自然保護(hù)區(qū)、野生動物保護(hù)區(qū)、珊瑚礁和濕地在維持生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候變化以及提供食物等方面發(fā)揮著重要作用，但對污染和微生物入侵的抵抗力較弱;三是針對傳輸節(jié)點(diǎn)。對塑料進(jìn)行跨系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如河口、港口、污水處理廠以及從事遠(yuǎn)程運(yùn)輸?shù)拇唬残枰M(jìn)行有針對性的風(fēng)險(xiǎn)評估。四是關(guān)注食物鏈，微塑料已經(jīng)在從綠葉蔬菜到海鮮等食物中廣泛積累，直接威脅到人類健康。

此外，該文章還從成立專項(xiàng)研究資助、建立專家委員會、調(diào)整管控策略、保護(hù)人群健康等方面提出具體建議。金靈強(qiáng)調(diào)：“應(yīng)對塑料污染的健康風(fēng)險(xiǎn)需要全球行動。聯(lián)合國塑料公約的談判和制定應(yīng)將塑料污染的微生物風(fēng)險(xiǎn)考慮入內(nèi)，促進(jìn)具體行動的落實(shí)。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/d41586-024-03150-6