張禎瑤

（臨沂大學(xué)，山東 臨沂 276000）

微塑料的定義是由英國(guó)科學(xué)家湯普森提出的，他在《Science》上發(fā)表了一篇名為《Lost at Sea: where is all the plastic?》的文章，這篇文章將粒徑小于5 mm的塑料顆粒定義為微塑料[1]。微塑料的大小約為頭發(fā)直徑的四分之一，因此其在環(huán)境中很難被檢測(cè)到。目前對(duì)微塑料的研究主要集中在其對(duì)土壤、水體和大氣等方面的影響上，但由于微塑料最早是在水體中發(fā)現(xiàn)的，因此科學(xué)家對(duì)水體中的微塑料及其對(duì)水生生物影響的研究最透徹。

水生生物是指生活在水環(huán)境中的生物，其種類復(fù)雜，生存環(huán)境多樣。水生生物對(duì)于人類具有巨大的利用價(jià)值，其食用價(jià)值是其他物種所不能代替的，水生生物也可以用作藥材和工業(yè)原料。如果水生生物的健康與生存受到了影響，人類的健康和生活也必定會(huì)遭受重創(chuàng)。

分布在淡水和海洋中的微塑料會(huì)對(duì)水生生物造成各種各樣的危害。微塑料可與水生生物接觸或被水生生物攝入。體積較大的微塑料會(huì)堵住水生生物的管腔，引起水生生物窒息，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水生生物死亡。體積較小的微塑料會(huì)進(jìn)入水生生物體內(nèi)，因微塑料不能被水生生物消化吸收，它們會(huì)在水生生物體內(nèi)一直堆積，使水生生物的生理機(jī)能出現(xiàn)異常。處于食物鏈底端的生物攝食了微塑料后被更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)別的生物吃掉，微塑料就會(huì)隨著食物鏈進(jìn)行逐級(jí)傳遞，使整條食物鏈?zhǔn)艿接绊憽?/p>

本文通過(guò)歸納微塑料對(duì)水生生物毒性的相關(guān)研究進(jìn)展，在分析微塑料的來(lái)源、分布、對(duì)水生生物的毒性這三個(gè)方面的基礎(chǔ)上，著重論述了微塑料對(duì)水生生物的毒性，并展望了未來(lái)需要關(guān)注的研究方向。

1 水體中微塑料的概述

1.1 水體中微塑料的來(lái)源

微塑料可以分為初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料是工業(yè)產(chǎn)品，是人造的塑料碎片或顆粒。水體中的初生微塑料主要來(lái)自于工業(yè)原料和化妝品中微塑料的排放。初生微塑料會(huì)隨著水流流入下水道，由于其具有體積極小和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特征，污水處理系統(tǒng)無(wú)法將它過(guò)濾掉，最終會(huì)隨著污水排入海洋，從而破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。次生微塑料是大型塑料經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)作用破裂成的塑料殘?jiān)?。小水體中的次生微塑料相對(duì)大水體中的次生微塑料更容易暴露在陽(yáng)光下[2]，淺水區(qū)的次生微塑料相對(duì)于深水區(qū)的次生微塑料更容易被物理因素降解[3]，所以，不同水體中的次生微塑料的含量也不盡相同。

1.2 水體中微塑料的分布

微塑料憑借其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和極小的體積，廣泛分布在水體中。海洋中存在著大量的微塑料。這些微塑料主要來(lái)源于陸地微塑料的輸入和海洋塑料的降解，它們能夠隨著洋流和風(fēng)力移動(dòng)到各個(gè)海域，即使是偏遠(yuǎn)的南極也未能幸免，中國(guó)在進(jìn)行南極科考時(shí)，在南極海域的每片海冰中都找到了微塑料的碎片。科學(xué)家在我國(guó)海域中發(fā)現(xiàn)了大量的微塑料，這些微塑料集中分布在黃海、渤海和南海海域。另外，人口相對(duì)密集、經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)微塑料的豐度較高。

近年來(lái)，研究人員在淡水中也檢測(cè)出了微塑料顆粒。下水道和污水廠排放的污水、水環(huán)境中塑料的降解、漁具的磨損都是淡水環(huán)境中微塑料的主要來(lái)源[4]。微塑料在水體中的廣泛分布嚴(yán)重影響了水生生物的生存。

2 微塑料對(duì)水生生物的毒性

微塑料的廣泛分布會(huì)對(duì)水生生物的生命造成十分嚴(yán)重的危害。微塑料會(huì)堵塞水生生物的管腔，使水生生物窒息；會(huì)引起慢性損傷，使水生生物適應(yīng)環(huán)境的能力下降；會(huì)使植物中的葉綠素含量下降，擾亂植物的光合作用；還會(huì)抑制生物的基因表達(dá)。另外，微塑料中含有許多添加劑，這些物質(zhì)被分解后會(huì)進(jìn)入到自然環(huán)境中，污染水環(huán)境。

2.1 微塑料對(duì)水生植物的毒性

水生植物是可以進(jìn)行光合作用的生產(chǎn)者，它的生長(zhǎng)狀況能決定物質(zhì)傳遞和能量流動(dòng)的情況。藻類是比較常見的水生植物，其分布廣泛，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，因此研究人員多以藻類為研究對(duì)象進(jìn)行研究。一方面微塑料會(huì)影響藻類植物的生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，微塑料有很強(qiáng)的吸附能力，它能與微藻相互作用形成一個(gè)整體，使藻類植物下沉到水底，影響藻類植物的生長(zhǎng)。另一方面微塑料對(duì)藻類植物的光合作用也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，植物中光合色素的含量與其光合速率呈正相關(guān)，微型聚氯乙烯會(huì)使藻類植物中的葉綠素含量下降，影響藻類的光合作用，從而降低其光合速率。此外，Luo等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，聚氨酯海綿中的添加劑會(huì)浸出到水環(huán)境中，而藻類植物的光合效率會(huì)隨水體中熒光添加劑濃度的升高而降低[5]。

2.2 微塑料對(duì)水生動(dòng)物的毒性

微塑料會(huì)影響浮游動(dòng)物的生存。浮游動(dòng)物的食物來(lái)源主要是藻類，當(dāng)浮游動(dòng)物攝入了體內(nèi)含有微塑料的藻類后，其生命活動(dòng)會(huì)受到威脅，并且還會(huì)影響處于更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物。浮游動(dòng)物自身也可以攝入微塑料，而微塑料的攝食常會(huì)對(duì)浮游動(dòng)物自身造成一系列的危害。例如，將母蚤暴露在PS中，其懷卵的數(shù)目和產(chǎn)仔數(shù)會(huì)出現(xiàn)明顯地減少，因此，微塑料可能會(huì)對(duì)浮游動(dòng)物的種群產(chǎn)生危害[6]。微塑料還會(huì)降低浮游動(dòng)物的攝食能力，Cheng等經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，微塑料會(huì)影響小型橈足類生物的攝食，使它的濾食速度下降[7]。這是因?yàn)槲⑺芰蠒?huì)在浮游動(dòng)物的身體里堆積，使其消化能力下降，最終影響浮游動(dòng)物的攝食能力。Zhang等經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到，如果虎斑猛水蚤長(zhǎng)時(shí)間暴露在有微塑料的環(huán)境中，其子代的生長(zhǎng)會(huì)受到影響，繁殖率也會(huì)降低[8]，由此實(shí)驗(yàn)可以推斷出微塑料會(huì)影響浮游動(dòng)物生長(zhǎng)并降低其繁殖率。

微塑料對(duì)魚類也具有毒性。不同的微塑料具有不同的密度，有的微塑料會(huì)沉積，有的會(huì)漂浮在水面，因此，微塑料就很容易被魚類捕食。大量研究發(fā)現(xiàn)，處于相同水層但是食物來(lái)源不完全相同的魚類攝入微塑料的量會(huì)有所不同，例如溝藍(lán)子魚（雜食性）和長(zhǎng)吻若鲹（肉食性）生活的水層相同，但是前者會(huì)比后者攝入更多的微塑料；在同一水層中生活的斑鰶（食用浮游動(dòng)物）會(huì)比吉打副葉鲹（肉食性）攝入更多的微塑料。處于不同水層的魚類體內(nèi)所含微塑料的類型也不盡相同。中上層魚類體內(nèi)的聚乙烯含量較高，而沉水魚體內(nèi)的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯含量較高。當(dāng)魚類在含有大量微塑料的環(huán)境中生活時(shí)，其代謝、運(yùn)動(dòng)、組織和生長(zhǎng)都會(huì)受到一系列不利的影響，并且，微塑料在魚體內(nèi)沉積后，會(huì)沿著食物鏈進(jìn)行傳遞，危害更多生物的生命。此外，微塑料還會(huì)吸附一些重金屬，增加對(duì)魚類的傷害。Zhao等研究人員將斑馬魚暴露在微塑料中，斑馬魚體內(nèi)的代謝速度出現(xiàn)了明顯降低，由此可推測(cè)微塑料會(huì)使魚類代謝發(fā)生紊亂[9]。另外，微塑料還可以通過(guò)影響斑馬魚幼魚神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育來(lái)抑制其游泳行為[10]。Yang等用微塑料處理金魚幼蟲，發(fā)現(xiàn)微塑料會(huì)破壞幼蟲的腸道等組織，他們還發(fā)現(xiàn)微塑料能夠造成魚肌肉損傷、活性下降[11]。NAIDOO等研究人員用在港口提取的微塑料去喂食杜氏雙邊魚幼魚，每隔一段時(shí)間對(duì)魚的長(zhǎng)度和重量進(jìn)行一次記錄，結(jié)果表明，暴露在微塑料中的魚的長(zhǎng)度和重量明顯低于在不含微塑料的環(huán)境中生長(zhǎng)的魚[12]。這些實(shí)驗(yàn)從不同方面證明了微塑料對(duì)魚類的危害。

微塑料由于自身的重力可以沉積到海底被貝類攝入到體內(nèi)，因此也會(huì)對(duì)貝類產(chǎn)生影響。Jia等通過(guò)調(diào)查我國(guó)南部沿海的牡蠣，發(fā)現(xiàn)大部分牡蠣體內(nèi)都含有微塑料，這表明微塑料普遍存在于牡蠣體內(nèi)[13]。許多研究都以證明微塑料會(huì)對(duì)牡蠣造成嚴(yán)重的危害。Sussarellu等研究人員發(fā)現(xiàn)，在微塑料中長(zhǎng)時(shí)間暴露的牡蠣的卵母細(xì)胞和精子的數(shù)量都有明顯下降，這項(xiàng)研究有力證明了微塑料會(huì)影響貝類的繁殖。此外，微塑料還會(huì)對(duì)貝類的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。Bringer等科學(xué)家經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與生活在正常環(huán)境中的太平洋牡蠣相比，生活在微塑料中的牡蠣運(yùn)動(dòng)速度會(huì)降低[14]，這將嚴(yán)重影響牡蠣捕食、防御、進(jìn)攻等生命活動(dòng)。微塑料對(duì)貝類具有毒性、在以貽貝為實(shí)驗(yàn)材料的實(shí)驗(yàn)中也得到過(guò)證實(shí)。Camille等將貽貝單次或多次放入微塑料中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)貽貝與微塑料接觸較少時(shí)，其基因表達(dá)的減少量會(huì)遠(yuǎn)低于多次接觸[15]。由此可見長(zhǎng)時(shí)間與微塑料接觸會(huì)對(duì)貝類的基因表達(dá)造成無(wú)法挽回的損害。研究人員將地中海貽貝暴露在PE中,貽貝消化道的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，并且消化管上皮細(xì)胞會(huì)逐漸變薄，由此可以推測(cè)出微塑料會(huì)影響貝類的消化功能。

2.3 微塑料對(duì)水體微生物的影響

微塑料可以吸引微生物，使微生物聚集在其上，為微生物提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，促進(jìn)微生物的增殖，因此，微塑料可以作為微生物的載體[16]。微生物能聚集在微塑料上形成群落，當(dāng)微生物以群落的形態(tài)出現(xiàn)時(shí)，其代謝效率會(huì)出現(xiàn)明顯升高。此外，微塑料能隨著水流流動(dòng)，這也有利于微生物的傳播。

3 展望

目前，微塑料對(duì)水生生物和水體的影響受到了越來(lái)越多的關(guān)注，研究人員在這方面的研究也已經(jīng)取得了大量的成果。但是，我們現(xiàn)在所做的還不夠，還需要我們更加努力的去探究微塑料的毒性并對(duì)其加以控制。

（1）微塑料不僅會(huì)危害水生生物的生存，對(duì)人類的生存也會(huì)造成十分嚴(yán)重的影響。因此，各國(guó)政府應(yīng)向其國(guó)民宣傳微塑料的危害，并加大對(duì)微塑料排放的監(jiān)管力度；鼓勵(lì)研究人員開展更多關(guān)于微塑料的研究，通過(guò)更多的研究成果去改善本國(guó)生態(tài)環(huán)境。

（2）微塑料毒性的研究主要停留在對(duì)浮游生物、魚類、甲殼類等單個(gè)物種的危害上，很少關(guān)注它對(duì)整條食物鏈的危害[17]。未來(lái)，研究人員應(yīng)著眼于對(duì)整條食物鏈影響的研究，進(jìn)一步提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（3）目前國(guó)內(nèi)外的研究多數(shù)集中在微塑料或微塑料與重金屬離子組成的復(fù)合體對(duì)水生生物的毒性上，對(duì)于微塑料與其他污染物形成的復(fù)合體對(duì)水生生物的毒性關(guān)注較少。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)微塑料與其他污染物形成的復(fù)合體的研究，這不僅關(guān)系到水生生物的生存和繁殖，而且對(duì)于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定都有重要的意義。