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地球的一半︱长江里的微塑料去了哪里

吴辰熙 熊雄/中国科学院水生生物研究所

2019-01-11 19:28  来源:澎湃新闻

长江中下游微塑料污染初步调查结果(修改自Xiong等2018年发表的论文)
关于微塑料的新闻时常出现在近来朋友圈的热点中。从“外卖毁灭下一代”到“英国女王对微塑料宣战”,微塑料俨然已经成为了人类共同的敌人。目前全球范围内已经有多个国家颁布了各种不同程度的“禁塑令”,比如一些欧洲国家和美国加州都已经或即将颁布相关法律禁止塑料吸管的使用。马来西亚新任环境部长更是因为对塑料污染宣战而成为了今年《自然》杂志的年度人物。
微塑料不仅仅是公众关注的问题,也是近年来科学研究的热点。英国首相特蕾莎·梅在2018年初到访武汉时曾经在长江边关切的询问过长江的微塑料污染情况。在当时,对于长江的微塑料污染情况,除了三峡库区和长江口的研究外,就仅有针对武汉市内江段的零星数据。一年之后,我和我的同事——中国科学院水生生物研究所的微塑料研究团队,初步揭开了长江中下游江段微塑料污染状况的面纱,并在环境科学领域国际重要期刊《整体环境科学(Science of the Total Environment)》上发表了调查结果
微塑料是一种新型环境污染物。从科学定义上看,微塑料是指粒径小于5毫米的塑料微粒。人为加工生产并添加到各种产品中的原生微塑料和塑料垃圾在环境外力作用下破碎分解产生的次生微塑料都是微塑料的重要来源。和已经受到关注多年的“白色污染”相比,微塑料由于尺寸小,更容易进入生物体内,吸附和转移其他污染物的能力也更强,因此其所带来的生态环境影响可能会更为严重。微塑料与我们可谓是形影不离。目前已经有大量的研究从小到浮游动物大到鲸鱼等海洋哺乳动物的体内发现了微塑料的存在,更有科学家表示在人类的粪便中也发现了微塑料。同时,毒理学研究也显示微塑料会对水生生物产生各种毒性作用,造成生态风险。
本世纪初,微塑料污染最先是在海洋中被发现的。目前大部分关于微塑料污染的研究都集中在海洋。但是内陆环境,包括河流、湖泊甚至土壤中也都已经发现了微塑料的存在。比如在我们团队之前的研究中,三峡水库、藏北高原湖泊、青海湖等水体都发现了浓度可观的微塑料。国内外的其他一系列研究也在包括武汉城市湖泊、太湖、洞庭湖、五大湖、莱茵河、多瑙河、塞纳河、美国哥伦比亚河等内陆水体中发现了微塑料的存在,一些内陆水体的微塑料浓度甚至远高于海洋中的水平。
河流也被认为是海洋微塑料污染的重要来源。根据多个模型研究估算的结果,每年大约有41万到400万吨左右的塑料碎片从河流输送到海洋,这其中会有很大一部分已经或者在各种外力的作用下将变成微塑料。在这些模型研究中,位于人口稠密、经济发达同时塑料垃圾管理相对欠缺地区的长江,其微塑料输海通量都是全球最高的,而且远高于排名第二的印度河水平。
模型预测的世界微塑料输海排名前十河流通量对比,根据Christian Schmidt等2017年刊发在《环境科学与技术(Environmental Science & Technology)》上的论文《Export of Plastic Debris by Rivers into the Sea》绘制。
但长江的微塑料污染的真实情况和对海洋的真实贡献到底如何?这显然还需要大量的现场调查研究来确定。作为一个身处武汉的研究团队,同时也是国内最早关注内陆水体微塑料污染的研究团队之一,我们对长江的微塑料污染状况产生了浓厚的兴趣。水生所团队之前对于三峡库区的微塑料污染的研究曾发现那里是微塑料的高浓度水域,这说明三峡大坝对于长江上游的微塑料污染有一定的截留作用。从另一个角度看,要说清楚长江对于海洋塑料污染的贡献,还需要从中下游江段入手进行具体的研究,这也是我们进行这次长江中下游微塑料污染调查的目的。
2017年的11月-12月期间,我们一行顺流而下,在长江中下游干流1700千米左右的江段上设置了15个采样点。这些样点分布在宜昌、荆州、监利、岳阳、嘉鱼、武汉、黄石、九江、彭泽、安庆、芜湖、南京、镇江、江阴、南通等江段。我们使用333微米孔径的拖网收集长江的微塑料样品。样品带回实验室后经过复杂的前处理过程,最后通过显微镜分析微塑料的数量、大小和形状,并通过激光拉曼光谱仪确定具体的塑料种类。
拖网采集微塑料样品
全程在各个样点采集到的微塑料样品在显微镜下的照片(图片来自于Xiong等2018年发表的论文)
从调查的结果看,长江中下游的微塑料浓度均值大约在50万个微塑料颗粒每平方千米。其中最大值和最小值分别为90万和20万个每平方千米。这个水平在目前全球采用类似方法采样调查的河流中处于中等偏高的水平。当然,考虑到长江的流量较大,长江里微塑料的输海通量确实可能会高于其他已有调查的河流。但是由于缺少流量以及微塑料在整个河流断面上的分布数据,目前我们的初步调查并不能对长江微塑料的输海通量给出一个确切答案。后续还需要进行长期的系统调查,才能获得可靠的结果。
长江和世界其他采用相似方法采样的河流的微塑料浓度对比(图表修改自Xiong等2018年发表的论文)
这次调查还显示出过去的模型研究可能存在一些偏差。调查结果发现,各个样点的微塑料浓度存在明显波动,而不是从上游到下游递增。微塑料丰度的最高值出现在了武汉周边以及靠近鄱阳湖口的区域,而下游一些样点微塑料浓度反而更低。沿江的不同区域可能会影响该江段的微塑料浓度,比如大城市、大型通江湖泊都有可能会增加江段里微塑料的量。而管理较为严格的保护区和经济发达地区则可能面临较小的微塑料输入。
值得注意的是,上述结果表明,长江里的微塑料并不一定像我们想象中那样都输送到了海洋里,而是有很大一部分留在了长江里。实际在我们的研究就发现了长江的泥沙中也含有微塑料。而之前欧洲的研究者们也在莱茵河的河岸上发现了微塑料。目前已经有大量的研究表明,哪怕是密度小于水的塑料颗粒也能在附着的生物膜和悬浮颗粒的作用下沉入水底。这不光意味着之前一些没有考虑或者简单考虑微塑料滞留效应的模型研究可能会高估河流的微塑料输海通量,更意味着河流可能会把更值得关注的微塑料污染问题留给了自己。
生活在长江流域的普通人肯定更关心的是长江里的这些微塑料到底是哪里来的。对于微塑料的溯源工作一直是一个世界性的难题,但总体来说我们日常生活和生产使用的塑料制品是微塑料污染的主要来源。在这次长江调查中,我们不仅在采样中采集到了微塑料颗粒,同时也采集到了许多较大塑料垃圾,包括包装袋、塑料片、塑料绳、泡沫塑料盒等等,而且大塑料垃圾和微塑料的浓度存在密切的关系。可以推测,我们日常城市生活产生的塑料垃圾可能是长江微塑料的主要来源,这些微塑料甚至直接在陆地上就已经微型化了。我们亲手筑起了“塑料王国”,享受着它所带来的便捷,可塑料这一人类自20世界初才发明和使用的工业产品,却已经在这短短的时间给我们的母亲河造成了巨大的压力。
总的来说,这是目前对于长江中下游江段整体微塑料污染状况的第一次初步调查。调查结果提醒我们,微塑料污染不仅仅在海洋,长江也不仅仅是海洋微塑料的重要输送者,长江可能把数量可观的微塑料留在了流域内部,同时也把风险留在了母亲河内部。科研工作者需要更多的研究去评估我们母亲河自身的微塑料污染状况和生态风险,管理部门需要在科学评估的基础上制定相关政策应对微塑料污染威胁,而沿江的每一个居民,也需要从自己做起,减少塑料制品的使用和塑料垃圾的随意丢弃,缓解母亲河的塑料污染压力。
诚然,作为一种新型环境污染物,微塑料的具体风险和危害还需要大量的科学研究来进一步确定。但正如《寂静的春天》出版后全人类对DDT等有机污染物的反思那样,也许我们对塑料污染的反思可以来的更早一点,而不是要等到朋友圈那些热点文章成为残酷的现实后再去弥补。
责任编辑:石毅
校对:丁晓
澎湃新闻,未经授权不得转载。新闻报料:4009-20-4009
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